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SISTEMA AUTOMATIZADO DE CONTROL DE EMBOTELLADO
ESCUELA INDUSTRIAL SUPERIOR PEDRO DOMINGO MURILLO
INDICE
RESUMEN:
INTRODUCCION:
OBJETIVO:
JUSTIFICACION:
CAP 1. ESTADO DE ARTE
1.1.- Propiedades del PET
1.2.-Almacen de materia prima
1.2.2.- Clasificación de materias primas
1.3.- Sistemas de transporte
1.3.1.- Bandas transportadoras
1.3.2.- Partes fundamentales
1.3.3.- Banda transportadora
1.3.3.1.-Tambores.
1.3.3.2.- Rodillos de apoyo.
1.3.3.3.-Estaciones accionadora
1.3.3.4.-Estaciones tensoras
1.3.4.-Cinta transportadora
1.3.4.1.-Ventajas
1.3.5.-Transportador de rodillos
1.4.- Sistema de embotellado
1.4.1.-Introducción.
1.4.2.-Datos técnicos a tener en cuenta
1.5.- Automatización Industrial
1.5.1.- Tipos de automatización
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1.6.- Elementos del Control
1.6.1.-Principios de Control
1.6.2.- Tipos de Control Según su Periodicidad
CAP 2 SISTEMAS DE CONTROL
2.1.- Necesidades de la supervisión de procesos
2.2.- Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento
2.2.1.- Definiciones
2.3.- Sistema de control de lazo abierto:
2.4.- Sistema de control de lazo cerrado:
2.5.- Tipos de sistemas de control
2.5.1.-Características
2.6.- Motores
2.6.1.- Motores de corriente continua
2.6.2.- Motores de corriente alterna
2.7.- Partes de bandas transportadoras
2.8.- Sistema de etiquetado automático
2.8.1.- Estructurado de los equipos en tres partes bien diferenciadas
2.8.1.1.- Cabezal Impresor
2.7.1.2. Neumática – Mecánica
2.7.1.3. Electrónica
CAP 3 SISTEMAS NEOMATICOS
3.1.-Introduccion
3.2.-Válvulas neumáticas
3.3.-Circuitos Hidráulicos
3.4.-Sistemas Hidráulicos
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3.5.-Ampliación conceptual de sistemas Neumáticos e Hidráulicos
CAP 4 CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE
4.1.- Introducción
4.2.-Historia
4.3.-Funciones
4.4.-Relé Lógico Programable (PLR)
4.5.- Programación de un PLC
4.5.1.- Instrucciones
4.5.2.- Instrucciones de diagramas de reles
4.5.3.- Instrucción de grafset
4.5.4.- Elementos graficos
4.5.5.- Las líneas de evolución
4.5.6.- Las transiciones
4.5.7 Reglas de evolución
4.5.8.- Estructuras del grafset
4.5.9.-Divergencia y convergencia en “o”
4.5.10.- Divergencia y convergencia en “y”
Anexos
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RESUMEN:
En el presente proyecto se abordaron los elementos necesarios para una mejor comprensión del tema asi como los puntos mas sobresalientes de los sistemas de etiquetado y empaquetado automatizado de botellas plásticas. Explicando brevemente los tipos de procesos usados actualmente en distintas industrias, como decir maquinaria, asi como ventajas y desventajas de algunas de estas.
el etiquetado del producto es ofrecer decoraciones en el producto son herramientas para crear impresiones duraderas que promueven la imagen de la marca y dan un toque personal . la información de la etiqueta constituye un medio primario por el que los consumidores diferencian entre productos individuales y marcas para estar bien informados a la hora de hacer elecciones de compra.
En el proceso de empaquetado se entiende como la elección de guardar proteger y preservar los productos durante su distribnucion, almacenaje y manipulación, a la vez que sirve para la identificación y promoción del producto eh información para su uso.
Los empaquetados se destinan a bebidas y alimentos , pero también son esenciales para cosméticos , productos de hogar , productos eléctricos , medicinas , artículos para la salud , productos químicos para el campo, semillas, piensos y bienes industriales de todo tipo , como repuestos para motores o software y hardware para ordenadores y computadoras.
INTRODUCCION:
Dentro de la historia de la humanidad han ocurrido grandes cambios, uno de ellos fue la rebolucionindustrial , considerado como el mayor cambio tecnológico, trayendo consigo un importante crecimiento en la fabricación de maquinas, como consecuencia los talleres fueron sustituidas por industrias, los trabajos que se hacían en forma manual fueron sustituidos por maquinas.
A mediados del siglo XX la gran transformación de la vida rural urbana exigió que los alimentos pudieran ser transportado desde el campo a la ciudad y pudieran mantenerse durante varios periodos en buen estado de conservación .se necesitaron nuevos contenedores para adaptarse a esos cambios.
Los envaces de carton y papel tuvieron una gran aceptación, ya que se contenían las cantidades prepesadas de café, cereales , sal y otros artículos vasicos. Pero la necesidad de identificar el contenido de los envaces era por medio de hojas de papel con el nombre de producto.
Las etiquetas se realizaron en el siglo XVIII utilizando papel de hecho a mano e imprimiéndolas con una rudimentaria técnica que consiste en la presión de dos tablillas de madera entre los cuales se situaba este.
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En 1798, dos grandes , dos grandes inventos revolucionaron la proliferación de las etiquetas: la invención de la maquina de papel y el invento de la litografia. [WBWk, 2006]
La función principal de la etiqueta es informar al consumidor sobre el contenido del envase, los ingredientes, forma de preparación, modo de uso, precauciones, el valor nutricional para el caso de los alimentos ,asi como los mensajes principales en una etiqueta como el nombre de la empresa o quien la fabrica, código de barras, nombre del producto, contenido, dirección del fabricante.
Una de las características de la etiqueta es que el mensaje del contenido debe ser veraz, exacto y no engañoso, los productos que se envasan en un medio deben en la etiqueta tanto el peso neto, como el peso escurrido.
OBJETIVO:
Automatizar un sistema de control para botellas plásticas Controlar las variables involucradas de los procesos de etiquetados y empaquetado. Controlar la transportación del producto por una banda de procesos.
JUSTIFICACION:
El proceso de elaboración es realmente sencillo, puesto que tan solo de mezcla la materia prima en un resipiente, se llenan, se etiquetan las botellas y se empacan para la distribución comercial.
Tomando en cuenta que la maquinaria empleada para dichos procesos son de elevado costo para las empresas en vías de desarrollo por su alta tecnología lutilizada, sin embargo no en todo el proceso se ah implementado maquinaria automatizada, buscando sistemas alternos que satisfagan las necesidades. Es importante mencionar que en lagunas medianas empresas los procesos de etiquetado y empaquetado se realizan de forma manual, por ejemplo en los productos de limpieza caseros. Se considera necesario la explicación del producto terminado, mencionando en forma explicita el proceso de empacado y etiquetado
Después de este paso procede el vasiado de las botellas por medio de una maquina de llenado de botellas la cual tiene capacidad de llenar tres botellas por minuto.
El siguiente paso es el etiquetado el cual en estos momentos se realiza manualmente y el proceso final es el empacado que también se realiza manualmente.
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CAP 1. ESTADO DE ARTE
Muchos procesos existentes en la industria presenten una evolución secuencial con el tiempo; es decir el estado actual en el que esta el proceso depende del estado anterior. Estos procesos pueden automatizarse empleando un autómata programable. Todo proceso que se pretende automatizar puede descomponerse para su análisis en dos partes: una parte operativa que comprende las acciones que determinan los elementos, como motores, cilindros neomaticos, válvulas, etc y una parte de control las secuencias necesarias para la actuación de la parte operativa.
La ubicación de las líneas de producción de los distintos sectores de planta, de sus maquinas y equipos de los puestos de trabajo, de los almacenes y además dependencias hace el buen funcionamiento de una fabrica. Suele identificarse en tres formas básicas de distribución por posición fija. Sin embargo las características del proceso hacen conveniente la utilización de distribuciones conbinadas llamadas hibridas.
Es por tanto que una distribución en planta es la integración de toda la maquinaria e instalaciones de una empresa en una gran unidad operativa, la corecta distribución lograra minimizar los costos de producción y obtimizar la calidad de proceso.
La utilización de sistemas automatizados hoy en la industria ha acelerado los procesos y manejo y productividad de las diferentes empresas.
Un transportador de bandas es un equipo que sirve para llevar un producto de un lugar a otro, ya sea grande o corta la distancia, grandes y pequeñas cantidades de muy variados materiales, pudiendo tener esta trayectoria inclinadas, rectas o una conbinacion de ambas, las cuales las cuales constan de materiales elásticos que en su parte superior acarrean el material; la banda se enrolla en varias poleas cilíndricas una colocada en la sección de carga del transportador y otras en la sección de descarga, y es unida por grapas o se vulcanizan sus extremos.
1.1.- Propiedades del PET
Las propiedades del material plástico dependen en primer lugar de las características químicas y físicas de las resinas básicas y de los aditivos básicos usados para mejorar o modificar algunas propiedades de dicha resina.
En general los materiales termoplásticos con estructura lineal, pueden ser subdivididos en dos subgrupos con referencia a su acomodo molecular:
Polímeros con estructura amorfa. Polímeros con estructura parcialmente cristalina.
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La diversa estructura molecular no solo influye en el comportamiento en el proceso de difusión y solidificación, sino también determina las propiedades físicas y mecánicas.
En los polímeros de estructura amorfa la fusión no se realiza a una temperatura determinada. Por lo tanto no existe un punto de fusión presiso, en su lugar pasa de un estado solido a viscoso, hasta convertirse finalmente en un fluido.
En los polímeros con estructura parcialmente cristalina por partes amorfas y cristalinas, presentan una característica de punto de fusión que corresponde a la transición del estado sólido a estado fluido.[moldes y maquinas de inyección para la transformación de plásticos NegriBossi 1992]
1.2.-almacen de materia prima
El manejo de las materias primas se puede clasificar mediante una metodología que a continuación se menciona.
Recepción: es la recepción del material de cualquier fuente u otro departamento de la compañía.
Cajas o casilleros: puede aumentar mucho la eficiencia total y la flexibilidad de los procedimientos que emplea el almacenamiento, se pueden utilizar estantes de madera o de acero con compartimientos, casilleros.
Proceso: al recibir un envio: se le someterá a verificación para comprobar si esta en orden y en buenas condiciones, si el resipienteesta dañado o no se resivbio el numero de material requerido. Se resguarda en el almacen pero no se da recibo de conformidad.
De manera similar: el material que recibe una instalacionde la compañía también debe ser sometido a una inspección preliminar, antes de introducirles en el area de almacenamiento, en el caso de que en la inspección inicial se detecte materiales de calidad en las malas condiciones se debe rechazar.
Para poder realizar el almacenaje de las materiles se debe tomar en cuenta las dimensiones y características de los materiales, esto determinara el tipo de sistema de almacenamiento depende de los siguientes factoes:
Espacio disponible para el almacenamiento ed los materiales . Tipos de materiales que serán almacenados. Número de artículos guardados Velocidad de atención necesaria Tipo de embalaje
1.2.2.- Clasificación de materias primas
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- catalogación: es el inventario de todos los artículos existentes sin omitir ninguna. La catalogación permite la presentación conjunta de todos los artículos proporcionando una idea general de la colección.
- simplificación: se realiza cuando existen dos o mas materias para un mismo propósito.
- especificación: es la descripción detallada de un articulo como sus medidas, formato, tamaño, peso, etc. Cuando mayor es la especificación. Se contara con mas informaciones sobre las materias y menos dudas con respecto a su composición y características.
- normalización: indica la manera en que el material debe ser utilizado en sus diversas aplicaciones.
- estandarización: es establecer idénticos estándares para los materiales de modo que no existan muchas variaciones entre ellos.
1.3.- Sistemas de transporte
Los sistemas de trasporte actualmente no se limitan únicamente a la cadena sin fin; así, las líneas de transporte pueden ser rodillos de cintas sin fin, de plastoformas guiadas sobre railes, etc. Su selección depende a la aplicación a que se destina.
El sistema más elemental es el de correa o cinta sin fin, cuya misión es de estrictamente transportar piezas de un punto a otro, sobre el mismo plano o distintos planos.
La línea de rodillos se emplea preferentemente para objetos preferentemente voluminosos los cuales avanzan en ellas por gravedad, a la ligera pendiente de las mismas, se aplican primordialmente en sistemas de embalaje o de montaje, donde los tiempos invertidos en dicha operación son relativamente largos.
El transporte por railes puede presentarse dos variantes, que las plataformas donde van los objetos avancen sobre las railes por gravedad o por arrastre de una cadena.
1.3.1.- Bandas transportadoras
Es uno de los sistemas de transporte continuo más utilizados en la industria, tanto para el transporte de cargas aisladas o bultos, como para materiales a granel. El procedimiento consiste en una cinta sin fin más o menos flexible, accionada por un motor, sobre la que se transportan las cargas tanto horizontalmente como con cierta inclinación.
1.3.2.- Partes fundamentales
El transportador de banda consta de una banda sin fin que es el elemento portador del transportador; de la estación accionadora que pone en movimiento el tambor impulsor; de la estación tensora, con el tambor tensor extremo y el dispositivo tensor; de los rodillos de
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apoyo en los ramales de trabajo y libres de la banda (en algunos casos, en lugar de los rodillos de apoyo se emplea un revestimiento continuo de madera o metálico). Además, se necesitan dispositivos de carga y descarga, tambores desviadores y dispositivos para limpiar la banda. Todos los elementos del transportador van montados en un bastidor metálico.
1.3.3.- Banda transportadora
Es el elemento más importante, y su estructura esta formada por una serie de tejidos superpuestos que forman el armazón, protegidos por sus caras libres con coberturas protectoras.
En los tejidos destinados a la construcción de bandas transportadoras, predominan los armazones que están construidos por urdimbre y trama, revestidos por compuesto de goma a fin de conseguir una alta adherencia entre las distintas capas.
La banda transportadora debe reunir los siguientes requisitos:
Alta resistencia mecánica longitudinal, flexibilidad en direcciones longitudinal (en tambores) y transversal (en apoyos de rodillos), elevada resistencia al desgaste y a la desestatificación por reiterados dobleces, poca elasticidad y alta resistencia a la humedad. Se emplean distintos tipos de materiales para conformar las bandas:De tela naturales, sintéticas, y de acero.
Tipos de fabricación:
Lisa: Para instalaciones horizontales y de pequeño ángulo de inclinación. De superficie rugosa: Para evitar el desplazamiento de las piezas transportadas. Con pestañas onduladas y salientes, y con nervios en “V”:Para instalaciones de
elevado ángulo de inclinación, a fin de impedir el corrimiento del material.
En las variantes de:
Normal: Muy resistente a la abrasión.
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Resistente al calor: Para transportes de materiales en general, con temperaturas hasta 140º.
Antillana: Para instalaciones en galerías mineras.
Para transportar materiales abrasivos y pedazos robustos con bordes agudos se emplean las bandas de acero fabricadas de alambre de distinta sección y trenzado.
1.3.3.1.-Tambores.En los transportadores de banda se distinguen tambores accionadores y tensores o de reenvío.
Accionadores: La cinta es arrastrada por uno de los tabores extremos accionado a su vez por un motor. La transmisión del movimiento se consigue por adherencia entre la banda y el tambor.
Tensores (o de reenvío) :Son necesarios para poder tensar las bandas. Mediante un desplazamiento de estos tambores que van montados en el extremo opuesto a aquel donde se instala el tambor de accionamiento, se consigue un tensado que tiene como misión facilitar el retorno de la banda, una vez que ha realizado el recorrido de trabajo.
1.3.3.2.- Rodillos de apoyo.
Para que la banda no se combe bajo la influencia del propio peso y de la carga, entre los tambores se colocan rodillos de apoyo, pudiendo ser rodillos de ejes horizontales o rodillos formando artesa.
Cuando estos son de ejes horizontales en el ramal superior, se emplean casi exclusivamente para transportar materiales manufacturados o cuerpos geométricos de forma rectangular (cajas, empaquetados, etc...)
En la mayoría de los casos se conduce el ramal superior sobre juegos de rodillos de tres piezas, de manera que la banda forme una artesa, mientras que el ramal inferior marcha siempre sobre rodillos horizontales.
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1.3.3.3.-Estaciones accionadoras
La misión de la estación accionadora consiste en poner en movimiento la banda transportadora y, como consecuencia, la propia carga. Pueden ser simples o dobles. La estación de accionamiento simple está formada por una cabeza motriz y uno o dos grupos motrices. Las disposiciones más comunes son:
Estación de accionamiento simple con vertido directo: Es la disposición más simple, siempre que la potencia instalada y el espacio lo permitan.
Estación de accionamiento simple con cabeza de vertido:Se emplea cuando es necesario reducir peso en el punto de vertido (cintas en voladizo) o el espacio disponible es pequeño.
Estación de accionamiento con dos cabezas motrices en tándem: Cuando las potencias son grandes, se hace aconsejable la distribución en tandem por disminuir considerablemente la tensión máxima de la banda con el consiguiente ahorro económico. Se monta con dos, tres, o cuatro grupos motrices.
Estación de accionamiento con dos cabezas motrices en tándem y cabezal de vertido: Si las consideraciones anteriores aconsejas la disposición en tándem y, por otra parte, existen problemas de espacio o de peso, se les añade un tambor de vertido, que puede colocarse a cualquier distancia de la estación accionadora.
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1.3.3.4.-Estaciones tensoras
La misión de la estación tensora es la creación de una tensión en la banda, que asegure una adherencia indispensable con el tambor accionador, y que además limite su combado entre apoyos y compense su estirado como consecuencia de su funcionamiento.
Estación tensora de dos tambores.
Estación tensora con una banda especial de apriete.
1.3.4.-Cinta transportadora
Una cinta transportadora o transportador de banda es un sistema de transporte continuo formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos tambores.
Existen bandas transportadoras para uso ligero y uso pesado. La banda es arrastrada por fricción por uno de los tambores, que a su vez es accionado por un motor. El otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda. La banda es soportada por rodillos entre los dos tambores.
Debido al movimiento de la banda el material depositado sobre la banda es transportado hacia el tambor de accionamiento donde la banda gira y da la vuelta en sentido contrario. En esta zona el material depositado sobre la banda es vertido fuera de la misma debido a la acción de la gravedad.
1.3.4.1.-Ventajas
Las ventajas que tiene la cinta transportadora son:
Permiten el transporte de materiales a gran distancia
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Se adaptan al terreno Tienen una gran capacidad de transporte Permiten transportar un gran variedad de materiales Es posible la carga y la descarga en cualquier punto del trazado Se puede desplazar No altera el producto transportado Aumenta la cantidad de producción
1.3.5.-Transportador de rodillos
El transportador de rodillos es un dispositivo que, como su nombre indica, utiliza rodillos metálicos para facilitar el manejo y traslado de una gran diversidad de objetos, tales como cajas, tarimas, llantas, tambos, palés, paquetes, etc. siempre y cuando cumplan la condición de contar con un fondo regular. En caso contrario, suelen emplearse otro tipo de dispositivos como el transportador de banda, el transportador helicoidal, etc. El transportador de rodillos se utiliza en múltiples procesos industriales y en almacenes.
Tipos de transportadores de rodillos: Por la forma en que están construidos y su accionamiento podemos dividirlos en varios tipos:
- Por gravedad: Como su nombre indica, este dispositivo se apoya en la fuerza de gravedad del objeto para que se deslice entre los rodillos.
- De rodillos por banda: En este tipo de transportadores los rodillos son accionados por medio de una banda que los motoriza.
- De rodillos accionados por cadena: En este tipo de transportadores los rodillos son accionados por medio de una cadena que transmite el movimiento de rodillo a rodillo; este tipo de transportadores es ideal para el manejo de objetos de servicio pesado, como pueden ser tarimas o tambos.
- De rodillos para manejo de material a granel: Este tipo de transportadores es el más utilizado para el transporte de mineral, comparado con el sistema de trenes y camiones de gran capacidad de carga más de 200 t de carga, por ser el de menor costo para su mantenimiento. En este caso el material es transportado por una cinta o banda.
Los rodillos que se emplean en este tipo de transportadores se pueden clasificar de tres tipos:
Rodillos de impacto: Estos rodillos son los que reciben la carga en la cinta transportadora; están ubicados debajo de los chutes o tolvas por donde ingresa la carga, generalmente son de caucho debido a que absorben mejor el impacto.
Rodillos de carga: Son los que transportan a lo largo de la cinta transportadora la carga de esta, generalmente son de tubo de acero y pueden ser de configuración de carga normal triple (consta de un bastidor y 3 rodillos) que son los más usados, también los hay de un solo rodillo que se denomina de carga simple.
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Rodillos de retorno: Estos rodillos van ubicados en la parte inferior de la estructura de la cinta transportadora, y la cinta se apoya en ellos cuando empieza la secuencia de retorno hacia la zona donde va a recibir nuevamente la carga.
Dependiendo de la longitud de la cinta transportadora también se colocan rodillos de carga triple autoalineante, que sirven para evitar que la cinta se desalinee a lo largo de su tramo debido al trabajo realizado; también se colocan en la zona de retorno rodillos autoalineantes.
Los diámetros más usados de los polines (poleas) son 4", 5", 6", 7"; estas medidas están relacionadas con la carga que transporta la cinta transportadora y la velocidad de la misma.
1.4.- Sistema de embotellado
1.4.1.-Introducción.
El llenado de botellas es una de las principales operaciones de envasado de productos líquidos de la industria del envase y el embalaje.
El esquema del proceso y su complejidad, varían en función del tipo de producto a embotellar, la capacidad productiva de la industria, el tipo de botella y cierre, además de muchos otros factores. Por esta razón, a continuación se incluye información relativa al proceso completo de embotellado, desde la recepción de las botellas hasta la comercialización del producto embotellado. Algunas de estas etapas serán modificadas o anuladas, en función de las necesidades de la industria. La línea está compuesta por máquinas perfectamente sincronizadas entre sí.
A la hora de diseñar una línea de embotellado se tiene siempre en mente la idea de que ocupe un mínimo de espacio pero con condiciones optimizadas de manejo, mantenimiento y puesta en servicio.
Las etapas principales del proceso se describen brevemente a continuación: Recepción de las botellas: Los materiales empleados para la formación de botellas
son el vidrio y el plástico (principalmente PVC, PE o PET).
Lavado de las botellas: Las botellas se someten a un meticuloso proceso de lavado y esterilización, que garantiza la higiene total de los envases. Para ello pueden emplearse enjuagadoras, sopladoras, desionizadoras o equipos mixtos para limpiar los envases con aire, aire estéril, agua, agua ozonizada, alcohol, productos bactericidas, vapor saturado, etc. La etapa puede finalizar con la inclusión de un dispositivo que inspecciona electrónicamente las botellas y garantiza la absoluta limpieza de las mismas.
Transporte: La conexión central entre las distintas etapas son las cintas transportadoras.
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Llenado de las botellas: Las botellas entran por la cinta transportadora por medio de una estrella, que las va colocando sobre unos soportes móviles que las elevan sujetándolas del cuello, hasta introducir el grifo en las mismas. En esta etapa, dependiendo de las características del producto, pueden emplearse muy diversos sistemas de dosificación y llenado, por ejemplo: llenadoras de presión, isobáricas, a vacío, por peso, de pistón, lineal, rotativa, monoblock, syncroblock, uniblock, etc. Para productos especiales se incorpora además un sistema de inclusión de CO2 o N2. Los dos sistemas principales de llenado son:
- Llenado volumétrico: Este sistema de llenado controla la cantidad de líquido introducida en la botella mediante medida del volumen. Proporciona flexibilidad tanto en las capacidades a dosificar como en las condiciones de trabajo en función del tipo de líquido a llenar, permitiendo el llenado de productos con viscosidades muy variadas como agua, leche, zumos, detergentes, cosméticos y otros productos químicos. Habitual en el llenado de botellas de PET.
- Llenado por gravedad a nivel : Máquina de llenado por sistema de gravedad a nivel. Apropiada para productos muy fluidos como agua, vinagre, vino, detergentes o cualquier otro producto.
- Cerrado de las botellas: Al igual que en el caso del llenado, existen múltiples alternativas a la hora de realizar el cerrado de las botellas, utilizando sistemas como: rosca de plástico, cierre a presión, roll-on, con gotero, flex-top, corcho, cápsulas, sellado en foil, metálicas, etc. De todos ellos, los dos sistemas más comunes son:
- Sistemas de cierre a presión: Para efectuar el cierre de las botellas, la máquina lleva acoplado un alimentador de tapones de plástico o corchos con cierre a presión de funcionamiento mecánico. El equipo se compone de las siguientes secciones: tolva de tapones, disco distribuidor, rampa de bajada y disco de cierre.
- Sistema de cierre a rosca: En la estrella de salida y sincronizado con el resto de la maquinaria, el sistema lleva acoplado un grupo de cabezales roscadores regulables, aptos para cualquier formato y diseño de botella.
Etiquetado: A continuación se procede al proceso de etiquetado de la botella que incluirá información básica sobre el producto, así como otros requerimientos establecidos por ley. Existen varios sistemas de etiquetado: pegado en frío, pegado en caliente o hotmelt, etiquetas autoadhesivas, termocontraíbles, lineales, rotativas, modulares, bobinas, y con distinta regulación de velocidad. Para más información consultar el apartado de esta guía relativo a etiquetadoras.
Túneles de Pasteurización: En muchos de los productos alimenticios que se embotellan, es necesario llevar a cabo una pasteurización. La pasteurización es un proceso físico mediante el que se logra la estabilidad biológica para mantener las
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propiedades originales de los productos por largo tiempo. Para ello se somete al producto envasado a determinada temperatura establecida según los requerimientos del producto envasado. En el caso de botellas, esto se realiza habitualmente mediante la aspersión uniforme sobre ellas de agua o vapor de agua en condiciones adaptadas a las necesidades del producto.
Sistemas de control: Llevan incorporados sistemas de inspección y rechazo de nivel de llenado, n° de etiquetas colocadas, buen tapado, unidades producidas, etc.
Llenado de cajas, paletizado y distribución: Una vez que las botellas han pasado el sistema de control, son introducidas en cajas, paletizadas, quedando entonces listas para su distribución.
1.4.2.-Datos técnicos a tener en cuenta
· Capacidad de producción (botellas/ hora: bph)· Capacidad tanque alimentación (m3)· Longitud cintas transportadoras (m)· Capacidad de la botella (ml)· Dimensiones de la botella (mm)· Adaptación a distintos tipos de botellas· Potencia del motor (HP)· Dimensiones de la máquina (mm)· Peso de la máquina (kg)· Número de cabezas de lavado, llenado y taponado
1.5.- Automatización Industrial
La automatización industrial es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina de la ingeniería más amplia que un sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.
1.5.1.- Tipos de automatización
Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado.
Los tipos de automatización son:
Control Automático de Procesos El Procesamiento Electrónico de Datos La Automatización Fija El Control Numérico Computarizado La Automatización Flexible.
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El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de ésto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo.
El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de computo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfases y computadores.
La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables.
Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar:
Fresadoras CNC. Tornos CNC. Máquinas de Electroerosionado Máquinas de Corte por Hilo, etc.
El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como “Celdas de Manufactura Flexible”.
1.6.- Elementos del Control
1. El control es un proceso cíclico y repetitivo. Está compuesto de cuatro elementos que se suceden:
Establecimiento de estándares Estándares de cantidad Estándares de calidad Estándares de tiempo Estándares de costos
2. Evaluación del desempeño: Es la segunda etapa del control, que tiene como fin evaluar lo que se está haciendo.
3. Comparación del desempeño con el estándar establecido: Es la tercera etapa del control, que compara el desempeño con lo que fue establecido como estándar, para verificar si hay desvío o variación, esto es, algún error o falla con relación al desempeño esperado.
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4. Acción correctiva: Es la cuarta y última etapa del control que busca corregir el desempeño para adecuarlo al estándar esperado. La acción correctiva es siempre una medida de corrección y adecuación de algún desvío o variación con relación al estándar esperado.
1.6.1.-Principios de Control
Se tienen como principios del control los siguientes:
Equilibrio: A cada grupo de delegación conferido debe proporcionarle el grado de control correspondiente. De la misma manera la autoridad se delega y la responsabilidad se comparte, al delegar autoridad es necesario establecer los mecanismos suficientes para verificar que se están cumpliendo con la responsabilidad conferida, y que la autoridad delegada está siendo debidamente ejercida.
Ningún control será válido si no se fundamenta en los objetivos, por tanto es imprescindible establecer medidas específicas de actuación, o estándares, que sirvan de patrón para la evaluación de lo establecido mismas que se determinan con base en los objetivos. Los estándares permiten la ejecución de los planes dentro de ciertos límites, evitando errores y, consecuentemente, pérdidas de tiempo y de dinero.
De la oportunidad: El control, necesita ser oportuno, es decir, debe aplicarse antes de que se efectúe el error, de tal manera que sea posible tomar medidas correctivas, con anticipación.
De los objetivos: Se refiere a que el control existe en función de los objetivos, es decir, el control no es un fin, sino un medio para alcanzar los objetivos preestablecidos. Ningún control será valido si no se fundamenta en los objetivos y si, a través de él, no se revisa el logro de los mismos.
De las desviaciones: Todas las variaciones o desviaciones que se presenten en relación con los planes deben ser analizadas detalladamente, de manera que sea posible conocer las causas que lo originaron, a fin de tomar medidas necesarias para evitarlas en futuro. Es inútil detectar desviaciones si no se hace el análisis de las mismas y si no se establecen medidas preventivas y correctivas.
De la costeabilidad: El establecimiento de un sistema de control debe justificar el costo que este represente en tiempo y dinero, en relación con las ventajas reales que este reporte. Un control sólo deberá implantarse si su costo se justifica en los resultados que se esperen de el; de nada servirá establecer un sistema de control si los beneficios financieros que reditúa resultan menores que el costo y el tiempo que implican su implantación.
De excepción: El control debe aplicarse, preferentemente, a las actividades excepcionales o representativas, a fin de reducir costos y tiempo, delimitando adecuadamente que funciones estratégicas requieren el control. Este principio se auxilia de métodos probabilísticos, estadísticos o aleatorios.
De la función controladora: La función controladora por ningún motivo debe comprender a la función controladora, ya que pierde efectividad de control. Este
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principio es básico, ya que señala que la persona o la función que realiza el control no debe estar involucrada con la actividad a controlar.
1.6.2.- Tipos de Control Según su Peridiocidad
Existen tres tipos básicos de control, en función de los recursos, de la actividad y de los resultados dentro de la institución, estos son:
1. Control preliminar. -Se enfoca en la prevención de las desviaciones en la calidad y en la cantidad de recursos utilizados en la Institución
2. Control concurrente.- Vigila las operaciones en funcionamiento para asegurarse que los objetivos se están alcanzando, los estándares que guían a la actividad en funcionamiento se derivan de las descripciones del trabajo y de las políticas que surgen de la función de la planificación
3. Control retroalimentación.- Se centra en los resultados finales, las medidas correctivas se orientan hacia la mejora del proceso para la adquisición de recursos o hacia las operaciones entre sí.
CAP 2 SISTEMAS DE CONTROL
Los Sistemas de control, según la teoría cibernética, se aplican en esencia para los organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y Sociedad con aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro
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sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.
Hoy en día los procesos de control son síntomas del proceso industrial que estamos viviendo. Estos sistemas se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla una determinado sistema ( ya sea eléctrico, mecánico, etc. ) con una posibilidad nula o casi nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande que el de un trabajador. Los sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos en base a muchos parámetros y reciben el nombre de controladores de automatización programables (PAC).
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.
2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.
2.1.- Necesidades de la supervisión de procesos
Limitaciones de la visualización de los sistemas de adquisición y control. Control vs Monitorización Control software. Cierre de lazo de control. Recoger, almacenar y visualizar información. Minería de datos.
2.2.- Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento
2.2.1.- Definiciones
Supervisión: acto de observar el trabajo y tareas de otro (individuo o máquina) que puede no conocer el tema en profundidad.
2.3.- Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al hacer una tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como parámetro es el tiempo.
Estos sistemas se caracterizan por:
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Ser sencillos y de fácil concepto.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
La salida no se compara con la entrada.
Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.
La precisión depende de la previa calibración del sistema.
2.4.- Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias:
- Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.
- Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.
- Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus características son:
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.
La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.
Su propiedad de retroalimentación.
Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.
Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos para bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre del nivel máximo.
2.5.- Tipos de sistemas de control
Los sistemas de control son agrupados en tres tipos básicos:
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1. Hechos por el hombre. Como los sistemas eléctricos o electrónicos que están permanentemente capturando señales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviación de los parámetros pre-establecidos del funcionamiento normal del sistema, actúan mediante sensores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones operacionales normales de funcionamiento. Un claro ejemplo de este será un termostato, el cual capta consecutivamente señales de temperatura. En el momento en que la temperatura desciende o aumenta y sale del rango, este actúa encendiendo un sistema de refrigeración o de calefacción.
2. Naturales, incluyendo sistemas biológicos. Por ejemplo, los movimientos corporales humanos como el acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistema de control biológico los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En la entrada se procesa el movimiento y la salida es la dirección hacia la cual se hace referencia.
3. Cuyos componentes están unos hechos por el hombre y los otros son naturales. Se encuentra el sistema de control de un hombre que conduce su vehículo. Éste sistema está compuesto por los ojos, las manos, el cerebro y el vehículo. La entrada se manifiesta en el rumbo que el conductor debe seguir sobre la vía y la salida es la dirección actual del automóvil. Otro ejemplo puede ser las decisiones que toma un político antes de unas elecciones. Éste sistema está compuesto por ojos, cerebro, oídos, boca. La entrada se manifiesta en las promesas que anuncia el político y la salida es el grado de aceptación de la propuesta por parte de la población.
4. Un sistema de control puede ser neumático, eléctrico, mecánico o de cualquier tipo, su función es recibir entradas y coordinar una o varias respuestas según su lazo de control (para lo que está programado).
5. Control Predictivo, son los sistemas de control que trabajan con un sistema predictivo, y no activo como el tradicional ( ejecutan la solución al problema antes de que empiece a afectar al proceso). De esta manera, mejora la eficiencia del proceso contrarrestando rápidamente los efectos.
2.5.1.-Características
1. Señal de Corriente de Entrada: Considerada como estímulo aplicado a un sistema desde una fuente de energía externa con el propósito de que el sistema produzca una respuesta específica.
2. Señal de Corriente de Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con la respuesta que implicaba la entrada.
3. Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la respuesta deseada. Es decir, se manipula la entrada del proceso.
4. Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. Se puede decir que es la salida del proceso.
5. Conversión: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable.
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6. Variaciones Externas: Son los factores que influyen en la acción de producir un cambio de orden correctivo.
7. Fuente de Energía: Es la que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del sistema.
8. Retroalimentación: La retroalimentación es una característica importante de los sistemas de control de lazo cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos entre las variables de estado. Dependiendo de la acción correctiva que tome el sistema, este puede apoyar o no una decisión, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroalimentación negativa; si el sistema apoya la decisión inicial se dice que hay una retroalimentación positiva.
9. Variables de fase: Son la variables que resultan de la transformación del sistema original a la forma canónica controlable. De aquí se obtiene también la matriz de controlabilidad cuyo rango debe ser de orden completo para controlar el sistema.
2.6.- Motores
2.6.1.- Motores de corriente continua
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:
Motor serie
El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie, El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga.
Las principales características de este motor son:
- Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.
- La potencia es casi constante a cualquier velocidad.
- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contraelectromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.
Motor compound
Un motor compound (o motor de excitación compuesta) es un Motor eléctrico de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores
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independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura.
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como compound acumulativo.
Esto provee una característica de velocidad que no es tan “dura” o plana como la del motor shunt, ni tan “suave” como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitación del campo puede resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable de par constante para un rango de velocidades amplio.
El motor compound es un motor de excitación o campo independiente con propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual que el del inducido. Cuantos más amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina, claro está, siempre sin pasar del consumo nominal.
Motor shunt
El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.
Al igual que en los dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.
En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que el motor serie, (también uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación.
Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye mas que ligeramente cuando el par aumenta. Los motores de corriente continua en derivación son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del campo). El motor en derivación se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como
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en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos motogeneradores de corriente continua.
Motor eléctrico sin escobillas
Un motor eléctrico sin escobillas o motor brushless es un motor eléctrico que no emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el rotor.
Los motores eléctricos solían tener un colector de delgas o un par de anillos rozantes. Estos sistemas, que producen rozamiento, disminuyen el rendimiento, desprenden calor y ruido, requieren mucho mantenimiento y pueden producir partículas de carbón que manchan el motor de un polvo que, además, puede ser conductor.
Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de corriente alterna asíncronos. Hoy en día, gracias a la electrónica, se muestran muy ventajosos, ya que son más baratos de fabricar, pesan menos y requieren menos mantenimiento, pero su control era mucho más complejo. Esta complejidad prácticamente se ha eliminado con los controles electrónicos.
El inversor debe convertir la corriente alterna en corriente continua, y otra vez en alterna de otra frecuencia. Otras veces se puede alimentar directamente con corriente continua, eliminado el primer paso. Por este motivo, estos motores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones de corriente continua, con un rendimiento mucho mayor que un motor de corriente continua con escobillas. Algunas aplicaciones serían los coches y aviones con radiocontrol, que funcionan con pilas.
Otros motores sin escobillas, que sólo funcionan con corriente continua son los que se usan en pequeños aparatos eléctricos de baja potencia, como lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador, casetes, etc. Su mecanismo se basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad) mecánica por otra electrónica sin contacto. En este caso, la espira sólo es impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando no lo es, el sistema electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza la detección de un campo magnético. Este sistema electrónico, además, puede informar de la velocidad de giro, o si está parado, e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme. Tienen la desventaja de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (+ y -). Para hacer el cambio se deberían cruzar dos conductores del sistema electrónico.
Un sistema algo parecido, para evitar este rozamiento en los anillos, se usa en los alternadores. En este caso no se evita el uso de anillos rozantes, sino que se evita usar uno más robusto y que frenaría mucho el motor. Actualmente, los alternadores tienen el campo magnético inductor en el rotor, que induce el campo magnético al estátor, que a la vez es inducido. Como el campo magnético del inductor necesita mucha menos corriente que la que se va generar en el inducido, se necesitan unos anillos con un rozamiento menor. Esta configuración la usan desde pequeños alternadores de coche hasta los generadores de centrales con potencias del orden del megavatio.
Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:
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Motor paso a paso
El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.
Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.
Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.
Servomotor
Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.1
Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidad como en posición.
Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Motor sin núcleo
Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque y parada muy cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo que aligera su masa y permite fuertes aceleraciones, se suele usar en motores de posicionamiento (p.e. en máquinas y automática).
Para optimizar el campo magnético que baña el rotor, para motores que requieren cierta potencia, se puede construir el rotor plano en forma de disco, similar a un circuito impreso en el que las escobillas rozan ortogonalmente sobre un bobinado imbricado que gira entre imanes permanentes colocados a ambos lados del disco.
2.6.2.- Motores de corriente alterna
Motor universal
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede funcionar tanto con corriente continua (C.C.) como con corriente alterna. (A.C.)
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Motor asíncrono
Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica, en el rotor, necesaria para producir torsión es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estátor. Por lo tanto un motor de inducción no requiere una commutación mecánica aparte de su misma exitación o para todo o parte de la energía transferida del estátor al rotor, como en los universales, DC y motores grandes síncronos. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de funcionar con corriente alterna fue desarrollado y construido por el ingeniero Nikola Tesla y presentado en el American Institute of Electrical Engineers (en español, Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos, actualmente IEEE) en 1888.
El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un estátor, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday: La diferencia entre el motor a inducción y el motor universal es que en el motor a inducción el devanado del rotor no está conectado al circuito de excitación del motor sino que está eléctricamente aislado. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas para ejercitar a mascotas como hamsters y por eso a veces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla.
Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión.
El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estátor, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción.
La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor.
La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento o resbalamiento.
Motor síncrono
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Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación; el período de rotación es exactamente igual a un número entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor contiene electromagnetos en el estátor del motor que crean un campo magnetico que rota en el tiempo a esta velocidad de sincronismo.
La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:
donde:
f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz) P: Número de pares de polos que tiene la máquina p: Número de polos que tiene la máquina n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)
Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz, la máquina operará a 1.500 revoluciones por minuto.
Funcionan de forma muy similar a un alternador. Dentro de la familia de los motores síncronos debemos distinguir:
Los motores síncronos. Los motores asíncronos sincronizados. Los motores de imán permanente.
Los motores síncronos son llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magnético del estator son iguales. Los motores síncronos se usan en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante.
2.7.- Partes de bandas transportadoras
Las bandas o correas transportadoras se emplean para el transporte continuo tanto de personas como de los materiales más diversos, a distancias que varían desde algunos metros a varios kilómetros.
Las bandas transportadoras constan de una carcaza textil o metálica, que proporciona a la banda inextensibilidad y resistencia frente a esfuerzos de tracción longitudinales y transversales, que en su parte superior está protegida por una cubierta de goma contra los esfuerzos de rozamiento y de impacto causados por el género a transportar, así como contra
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los efectos de la intemperie. Por su parte inferior, la carcaza está también recubierta por una capa de goma, la base, que tiene por misión proporcionar la fricción en los rodillos motrices necesaria para el avance de la banda, evitar el desgaste de la carcaza por el rozamiento contra estos rodillos y contra los rodillos guías, y protegerla contra la intemperie. Frecuentemente los bordes de la carcaza están también protegidos de la intemperie y de los eventuales rozamientos, por cantos de caucho.
En la figura están dibujadas las partes principales de una banda transportadora.
En la figura anterior se observan las partes de una banda transportadora sencilla: a.) Banda, B.) Rodillo Motriz, c.) Rodillo Tensor, d.) Carga del Género, e.) Descarga del Género, f.) Tensado, g.) Rodillos de Guía. Para efectos de imagen no se ha realizado un dibujo a escala, ya que algunos accesorios fueron exagerados en su tamaño para una mejor comprensión del esquema.
Correas de Transmisión. Las correas de transmisión sirven para la transmisión de potencia desde una polea solidaria de un eje tractor a una polea de arrastre, así como para la reducción o multiplicación de la velocidad de giro del eje solidario a la polea de arrastre en relación con la del eje del tractor. Pueden ser de dos tipos, planas y trapezoidales o trapeciales.
Correas de Transmisión Planas. Constan de varias capas de tejido engomado. Como en las carcazas de bandas transportadoras, el tejido proporciona a la correa la resistencia a los esfuerzos de tracción y la inextensibilidad, mientras que la goma reduce el desgaste de los hilos por fricción entre ellos y con las poleas tractora y de arrastre, y eventualmente con los rodillos tensores, y aumenta el coeficiente de fricción, lo que se traduce en una mayor fuerza útil transmitida.
En el caso de las correas de transmisión planas se continúan usando tejidos de algodón con mayor frecuencia que en las bandas transportadoras en las que, como se indicó, han sido prácticamente desplazados por los de otras fibras artificiales. Los tejidos de algodón usados en tales correas son de mayor peso, del orden de 1,05 a 1,15 Kg/m2, que los que en su día se usaban para bandas transportadoras. No obstante también se fabrican actualmente correas de transmisión con tejidos cruzados de rayón o de poliéster, e incluso con tejido cord de estas fibras.
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Correas de Transmisión Trapeciales o Trapezoidales. Así llamadas por su sección transversal en forma de trapecio, tienen las mismas aplicaciones que las planas, sobre las que presentan diversas ventajas.
Las correas trapeciales constan de un núcleo formado por una o más, generalmente varias, capas de tejidos cord, o simplemente de hilos o cables de acero retorcidos dispuestos paralelamente, engomados en calandra de manera que cada hilo o cable esté completamente embebido en la goma, para impedir su rozamiento con los adyacentes. Este núcleo está recubierto por la parte de la base mayor del trapecio por una delgada cubierta de goma, y por la parte de la base menor por una capa de goma de mayor espesor. Generalmente el conjunto está finalmente recubierto por una venda de tejido cruzado engomado, arrollada en espiral a lo largo de toda la correa.
Para el núcleo se emplean preferentemente hilos de acero o de aramid. Como se ha indicado en los artículos de goma-tejido antes considerados, es necesario prever un tratamiento que asegure una adhesión correcta entre el tejido y la goma vulcanizada. Para la goma de cubierta, cuya misión es simplemente la protección del núcleo contra los agentes externos, se requiere solamente buena flexibilidad y resistencia a la fatiga. En cambio, para la goma de base hay dos requisitos hasta cierto punto contrapuestos, por una parte ha de ser también suficientemente flexible y resistente a la fatiga, pero por otra ha de tener rigidez suficiente pera evitar el combado de la correa en la garganta de la correa, que daría lugar a una distribución desigual de las tensiones, reduciéndolas en la zona central e incrementándolas en las periféricas, lo que acortaría sensiblemente la duración en servicio de la correa.
Correas con Base Dentada. Además de mejorar la flexibilidad longitudinal sin detrimento de la rigidez transversal, permiten un acoplamiento más preciso de las velocidades de giro de los ejes conectados por la correa, mediante el uso de poleas también dentadas. Se emplean, por ejemplo, en temporizadores y en transmisiones de precisión.
Tubos y Mangueras. Son artículos huecos de forma cilíndrica, en los que la longitud es considerablemente mayor que el diámetro. Generalmente se llaman tubos a los artículos constituidos por un solo material, en nuestro caso caucho vulcanizado o elastómero termoplástico, mientras que se entiende por mangueras los artículos compuestos, que constan de un forro o tubo interior de caucho, revestido exteriormente por una o varias capas de refuerzo textil, metálico o mixto, y finalmente de otra capa exterior de caucho. Generalmente los tubos se utilizan en condiciones de servicio que no implican grandes presiones internas, hasta 0,2-0,3 MPa (2-3 atmósferas), ni elevadas exigencias mecánicas.
Como puede deducirse fácilmente de lo anterior, los tubos y mangueras que se fabrican actualmente representan una enorme variedad de composiciones químicas y de características constructivas. Por lo que respecta a la primera, puede afirmarse que se emplean todos los tipos de caucho natural y sintético que se encuentran en el mercado, en sus más variadas formulaciones, en especial para el tubo interior que es el que ha de estar en contacto con el género a transvasar. También en las capas de refuerzo se emplean materiales muy diversos, hilos y tejidos de algodón, rayón, poliéster, nylon, cables y
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alambres metálicos de muy distintos calibres. Para la cubierta exterior, cuya misión es proteger a las capas inferiores contra los efectos del medio ambiente y contra el deterioro mecánico producido por rozamientos, cortes, etc., se suele emplear un número más limitado de tipos de caucho, ya que los requisitos de resistencia química suelen ser de menor importancia y predominan los de resistencia mecánica, y a veces los de resistencia a la intemperie y a la llama. Actualmente, con la generalización de las terminales petrolíferas off shore o fuera de puerto, se exige a veces que las mangueras de carga y descarga de petróleo sean flotantes por sí mismas, lo que puede resolverse por interposición de una capa de goma alveolar (o esponjoso) de poro cerrado entre el refuerzo y la cubierta.
Por lo que se refiere a las capas de refuerzos, llamadas también armaduras o carcaza, pueden distinguirse los siguientes tipos generales:
Mangueras con refuerzo textil en espiral o mangueras reforzadas con cord. Sobre el forro se aplican una o varias capas, constituidas cada una por un número variable de hilos (formados a su vez por torsión de varios cabos de algodón, rayón, nylon, etc.), que se disponen paralelamente en espiral y muy próximos unos a otros, por lo que el resultado final es similar a un tejido cord sin trama.
Mangueras con refuerzo trenzado. Sobre el forro se aplican una o varias capas de una trenza obtenida de hilos textiles o metálicos, en máquinas trenzadoras verticales u horizontales.
Mangueras con refuerzo de telas. Sobre el forro se aplican una o varias capas de tejido cuadrado, previamente engomado en calandra o con disoluciones; aunque a veces el tejido se enrolla con los hilos de urdimbre paralelos al eje longitudinal de la manguera, más frecuentemente se corta al bies y se arrolla en espiral, lo que confiere al conjunto mayor flexibilidad.
Mangueras con refuerzos mixtos. Representan una combinación de dos de los tres sistemas anteriores, o de todos ellos, generalmente con interposición de una goma de unión entre las distintas capas de refuerzo.
Mangueras con espiral de alambre. Contienen una o varias espirales de alambre, arrolladas con un paso mucho mayor que el de las espirales textiles y frecuentemente usadas en combinación con un refuerzo textil; la mayoría de las veces las espirales están embebidas en la pared de la manguera.
Mangueras de género de punto. Constituyen un caso especial, siendo el ejemplo más representativo el de las mangueras contra incendios, que cuando no están en servicio tienen una conformación aplastada, para ocupar poco espacio en forma arrollada. Constan de una funda tubular tejida independientemente, con los hilos de trama longitudinales y los de urdimbre en espiral entre aquellos, que constituye la capa exterior de la manguera, y en cuyo interior se inserta un delgado tubo de goma.
Los tubos y mangueras sirven para el trasvase y transporte de los más diversos fluidos, gaseosos o líquidos, o de sólidos finamente divididos y por ello capaces de fluir. Las condiciones químicas, mecánicas y térmicas a que pueden estar sometidos cubren una amplísima gama. Así, pueden tener que soportar el contacto con medios de la más variada naturaleza, agua, disolventes orgánicos hidrocarbonados u oxigenados, ácidos, gases y otros productos químicos corrosivos, etc.; en ocasiones han de resistir una enérgica acción abrasiva, como en el caso de mangueras para el chorreado con arena, granalla y similares, o
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en el transvase de sólidos en suspensión, por ejemplo lodos; las condiciones de servicio pueden requerir temperaturas extremas, tanto muy bajas como muy elevadas, en las que el artículo debe conservar su flexibilidad sin sufrir degradación apreciable; deben resistir sin reventamiento, y generalmente sin una gran deformación, una presión interna a veces muy elevada o bien un vacío interior sin que el tubo o manguera se colapse, y finalmente en ocasiones han de satisfacer determinadas propiedades de comportamiento a la llama, por ejemplo ser autoextinguibles y no propagar la llama, de conductividad eléctrica, por ejemplo ser suficientemente conductoras para asegurar la eliminación de la electricidad estática, de resistencia a radiaciones ionizantes, etc.
2.8.- Sistema de etiquetado automático
Labelmarket fabrica etiquetadoras automáticas para facilitar la impresión y aplicación de etiquetas autoadhesivas en todo tipo de productos y agrupaciones.
Hemos desarrollado dos líneas de equipos para la impresión y aplicado en producto y agrupación en caja aportando así soluciones más optimizadas para cada necesidad de etiquetado. Labelit 700 series son etiquetadoras industriales que alcanzan cadencias de hasta 300 etiquetas/minuto aportando máxima fiabilidad y precisión en las líneas de producción.
Labelit 600 series es nuestra gama de etiquetadoras automáticas más versátil que se adaptan a todo tipo de industrias y producciones con gran industria con características.
Labelmarket cuenta con ingenieros con mas de 15 años de experiencia en el diseño y fabricación de sistemas de etiquetado en tiempo real, hemos centrado todo el esfuerzo y medios en la creación de nuevos equipos, mas robustos y flexibles para la industria, intentando siempre dar mayor autonomía a nuestros clientes facilitándoles el control de los sistemas de etiquetado y evitando la dependencia de nuestro personal a la menor incidencia.
Por ello en la nueva gama de etiquetadoras de cajas y palets "Labelit series" Labelmarket ha apostado por la modularidad de los equipos de forma que la sustitución de piezas y componentes las puedan realizar su propio personal de mantenimiento evitando largas paradas de la líneas de producción.
La mayoría de los fabricantes de sistemas de etiquetado en tiempo real han diseñado sus maquinas integrando los componentes en bloque de forma que tanto el cabezal impresor
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como la electrónica, neumática, motores, etc..., están integrados en un único modulo obligando al cliente a tener un sistema completo de Back-up para la sustitución inmediata o a llamar al servicio técnico ante cualquier incidencia.
2.8.1.- Estructurado de los equipos en tres partes bien diferenciadas: 2.8.1.1.- Cabezal Impresor
La impresora de transferencia térmica es la parte más importante y a la vez la más delicada y compleja del etiquetado automático en tiempo real ya que en ella se centra la mayor parte del trabajo. Labelmarketa optado por instalar impresoras industriales OEM con motor independiente para la impresión ya que si integramos el cabezal impresor con el resto del equipo aprovechando el mismo motor para la impresión, desbobinado y rebobinado de ribbon, el desbobinado de la etiqueta y rebobinado del papel soporte, este sufre mayor desgaste y ocasiona a corto plazo desajustes y problemas en el cabezal impresor.
La gran ventaja de instalar una impresora OEM radica en su robustez con los componentes metálicos y sobretodo en su rapidez de sustitución ya que cuenta con tan solo 5 puntos de sujeción facilitando al cliente su cambio inmediato sin requerir la presencia de un técnico y por tanto reduciendo considerablemente los tiempos de parada de línea.
Otra gran ventaja de instalar módulos impresores OEM es que todas ellas cumplen un standard y los grandes fabricantes de impresoras en transferencia térmica (Sato, Datamax, Zebra, Tec, Avery, etc.) disponen de distintos modelos, todos llevan los mismos anclajes lo que permite al cliente la posibilidad de cambiar de impresora sin tener que cambiar el sistema completo de etiquetado; con la ventaja de que si se instala Sato, todas las demás impresoras cuentan con “Emulación Sato” incorporada, lo que evita tener que desarrollar un nuevo interface para la nueva impresora pudiendo operar con el mismo software.
Por ello si se tiene problemas con un fabricante de impresoras OEM siempre se puede sustituir por otro modelo de otro fabricante aprovechando el sistema de etiquetado en tiempo real actual evitando la inversión de un sistema completamente nuevo.
2.7.1.2. Neumática – Mecánica
Labelmarket instala en todos sus equipos neumática Standard de dos grandes fabricantes: Festo y SMC. Solo de esta forma podemos garantizar la calidad y el fácil acceso a cualquier componente por parte de Labelmarketa el cliente, garantizando el mejor servicio.
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Nuestros equipos mecánicamente están basados en la robustez que requiere el entorno industrial y en la sencillez de maniobras, evitando la complejidad en el diseño de piezas e intentando siempre adaptarnos a los estándares del mercado siguiendo nuestra política de "sistemas de etiquetado en tiempo real abiertos".
2.7.1.3. Electrónica
A diferencia de otros fabricantes LABELMARKET a separado toda la electrónica de los sistemas de etiquetado integrándola en un cuadro de control donde se ubican el autómata , el control del lectores y todas las conexiones llevando el cableado a la etiquetadora a través de mangueras con conectores rápidos lo que permite detectar en breve cualquier incidencia por su fácil acceso a la vez que facilita la sustitución inmediata por un nuevo cuadro de control ante cualquier incidencia de difícil
CAP 3 SISTEMAS NEOMATICOS
3.1.-Introduccion
Los sistemas neumáticos son sistemas que utilizan el aire u otro gas como medio para la transmisión de señales y/o potencia. Dentro del campo de la neumática la tecnología se ocupa, sobre todo, de la aplicación del aire comprimido en la automatización industrial (ensamblado, empaquetado, etc.)
Los sistemas neumáticos se usan mucho en la automatización de máquinas y en el campo de los controladores automáticos. Los circuitos neumáticos que convierten la energía del aire comprimido en energía mecánica tienen un amplio campo de aplicación (martillos y
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herramientas neumáticas, dedos de robots, etc.) por la velocidad de reacción de los actuadores y por no necesitar un circuito de retorno del aire.
En los sistemas neumáticos, el movimiento del émbolo de los cilindros de los actuadores es más rápido que en los mecanismos hidráulicos. (Por ejemplo, el taladro y el martillo neumático, responden muy bien a las exigencias requeridas en estos casos).
Un circuito neumático básico puede representarse mediante el siguiente diagrama funcional.
Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a presión como medio para transmitir fuerza. Este aire se obtiene directamente de la atmósfera, se comprime y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.
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Los actuadores neumáticos, dispositivos que convierten energía neumática en energía mecánica, pueden ser de dos tipos: cilindro neumático (para movimientos lineales) y motor neumático (para movimiento rotatorio continuo).
3.2.-Válvulas neumáticas
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por:
Elementos de información. Órganos de mando. Elementos de trabajo.
Para el tratamiento de la información de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido.
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En los principios de la automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando por símbolo neumático.
Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales.
La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades.
Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas.
Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:
Distribuir el fluido Regular caudal Regular presión
Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.
Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:
Válvulas de vías o distribuidoras Válvulas de bloqueo Válvulas de presión Válvulas de caudal Válvulas de cierre
3.3.-Circuitos Hidráulicos
Hay dos tipos de circuitos neumáticos.
Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.
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Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.
Estos circuitos a su vez se pueden dividir en cuatro tipos de sub-sistemas neumáticos:
Sistema manual Sistemas semiautomáticos Sistemas automáticos Sistemas lógicos
3.4.-Sistemas Hidráulicos
Los fluidos, ya sean líquidos o gases son importantes medios para transmitir señales y/o potencias, y tienen un amplio campo de aplicación en las estructuras productivas. Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un líquido se llaman sistemas hidráulicos. El líquido puede ser, agua, aceites, o substancias no oxidantes y lubricantes, para evitar problemas de oxidación y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento.
Los sistemas hidráulicos tienen un amplio campo de aplicación, podemos mencionar, además de la prensa hidráulica, el sistema hidráulico de accionamiento de los frenos, elevadores hidráulicos, el gato hidráulico, los comandos de máquinas herramientas o de los sistemas mecánicos de los aviones, etc., en estos casos el líquido es aceite. Estos mecanismos constan de una bomba con pistón de diámetro relativamente pequeño, que al trabajar genera una presión en el líquido, la que al actuar sobre un pistón de diámetro mucho mayor produce una fuerza mayor que la aplicada al pistón chico, y que es la fuerza utilizable.
Los circuitos hidráulicos básicos están formados por cuatro componentes: un depósito para guardar el fluido hidráulico, una bomba para forzar el fluido a través del circuito, válvulas para controlar la presión del fluido y su flujo, y uno o más actuadores que convierten la energía hidráulica en mecánica. Los actuadores realizan la función opuesta a la de las bombas. El depósito, la bomba, las válvulas de control y los actuado-res son dispositivos mecánicos.
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En los circuitos hidráulicos el fluido es un líquido, que es capaz de transmitir presión a lo largo de un circuito cerrado (En los circuitos hidráulicos el liquido retorna al depósito después de realizar un trabajo).
Este es un ejemplo de elevador hidráulico:
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Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos
Algunas ventajas:
El fluido hidráulico actúa como lubricante y además puede transportar el calor generado hacia un intercambiador.
Los actuadores, aun pequeños, pueden desarrollar grandes fuerzas o pares.; operar en forma continua sin dañarse; etc.
Algunas desventajas:
La potencia hidráulica no es tan fácilmente disponible, en comparación con la potencia eléctrica.
El costo de un sistema hidráulico en general es mayor que el de un sistema eléctrico semejante que cumpla la misma función; etc.
3.5.-Ampliación conceptual de sistemas Neumáticos e Hidráulicos
Una de las aportaciones a la automatización de los procesos industriales más recientes lo han supuesto la neumática y la hidráulica, que consisten en la aportación de presión sobre un fluido (aire o un líquido, normalmente aceites especiales) y, a través de la energía acumulada sobre ellos, efectuar un trabajo útil.
A tu alrededor puedes ver muchos ejemplos en los que se emplean Sistemas Neumáticos o Hidráulicos:
Las puertas de los colectivos y trenes modernos, se accionan con aire comprimido, y algunos camiones, autobuses y otros vehículos grandes tienen frenos accionados por aire comprimido, etc.
Sistema neumático.
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Circuito de generación y suministro de energía hidráulica.
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CAP 4 CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE
4.1.- Introducción
Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.
Los PLCs son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo realduro donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, que de lo contrario no producirá el resultado deseado.
4.2.-Historia
Su historia se remonta a finales de la década de 1960 , cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional.
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En un rack UR2 de 9 ranuras, de izquierda a derecha: fuente de alimentación PS407 4A, CPU 416-3, módulo de interfaz IM 460-0 y procesador de comunicaciones CP 443-1.
En 1968 GMHydramatic (la división de transmisión automática de General Motors) emitió una solicitud de propuestas para un reemplazo electrónico de los sistemas cableados de relés. La propuesta ganadora vino de Bedford Associates. El resultado fue el primer PLC, designado 084 porque era el proyecto de Bedford Associates nº 84.Bedford Associates comenzó una nueva empresa dedicada al desarrollo, fabricación, venta y mantenimiento de este nuevo producto: Modicon (MOdularDIgitalCONtroler). Una de las personas que trabajaron en ese proyecto fue Dick Morley, quien es considerado como el "padre" del PLC.3 La marca Modicon fue vendida en 1977 aGouldElectronics, y posteriormente adquirida por la compañía alemana AEG y luego por la francesa Schneider Electric, el actual propietario.
4.3.-Funciones
La función básica y primordial del PLC ha evolucionado con los años para incluir el control del relé secuencial, control de movimiento, control de procesos, Sistemas de Control Distribuido y comunicación por red. Las capacidades de manipulación, almacenamiento, potencia de procesamiento y de comunicación de algunos PLCs modernos son aproximadamente equivalentes a las computadoras de escritorio. Un enlace-PLC programado combinado con hardware de E/S remoto, permite utilizar un ordenador de sobremesa de uso general para suplantar algunos PLC en algunas aplicaciones. En cuanto a la viabilidad de estos controladores de ordenadores de sobremesa basados en lógica, es importante tener en cuenta que no se han aceptado generalmente en la industria pesada debido a que los ordenadores de sobremesa ejecutan sistemas operativos menos estables que los PLCs, y porque el hardware del ordenador de escritorio está típicamente no diseñado a los mismos niveles de tolerancia a la temperatura, humedad, vibraciones, y la longevidad como los procesadores utilizados en los PLC. Además de las limitaciones de hardware de lógica basada en escritorio; sistemas operativos tales como Windows no se prestan a la ejecución de la lógica determinista, con el resultado de que la lógica no siempre puede responder a los cambios en el estado de la lógica o de los estado de entrada con la consistencia extrema en el tiempo como se espera de los PLCs. Sin embargo, este tipo de aplicaciones de escritorio lógicos encuentran uso en situaciones menos críticas, como la automatización de laboratorio y su uso en instalaciones pequeñas en las que la aplicación es menos exigente y crítica, ya que por lo general son mucho menos costosos que los PLCs.
4.4.-Relé Lógico Programable (PLR)
En los últimos años, unos productos pequeños llamados PLRs (relés lógicos programables), y también por otros nombres similares, se han vuelto más comunes y aceptados. Estos son muy similares a los PLC, y se utilizan en la industria ligera, donde sólo unos pocos puntos
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de E/S (es decir, unas pocas señales que llegan desde el mundo real y algunas que salen) están involucrados, y el bajo costo es deseado. Estos pequeños dispositivos se hacen típicamente en un tamaño físico y forma común por varios fabricantes, y con la marca de los fabricantes más grandes de PLCs para completar su gama baja de producto final. La mayoría de ellos tienen entre 8 y 12 entradas digitales, 4 y 8 salidas discretas, y hasta 2 entradas analógicas. El tamaño es por lo general alrededor de 10 cm de ancho y 7,5 cm de alto y 7,5 cm de profundidad. La mayoría de estos dispositivos incluyen una pantalla LCD de tamaño pequeño para la visualización simplificada lógica de escalera (sólo una porción muy pequeña del programa está visible en un momento dado) y el estado de de los puntos de E/S. Normalmente estas pantallas están acompañados por una botonera basculante de cuatro posiciones más cuatro pulsadores más separados, y se usan para navegar y editar la lógica. La mayoría tienen un pequeño conector para la conexión a través de RS-232 o RS-485 a un ordenador personal para que los programadores pueden utilizar simples aplicaciones de Windows para la programación en lugar de verse obligados a utilizar la pantalla LCD y el conjunto de pequeños pulsadores para este fin. A diferencia de los PLCs regulares que son generalmente modulares y ampliables en gran medida, los PLRs son por lo general no modulares o expansibles, pero su precio puede ser dos órdenes de magnitud menos de un PLC y todavía ofrecen un diseño robusto y de ejecución determinista de la lógica. En los últimos años se está incluso incorporando en estos pequeños dispositivos, una conexión de red Ethernet con RJ45 que permite configurar y monitorizar el equipo de forma remota.
Ventajas
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo. Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programables, o PLC’s, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos cualificados y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento.
Otros usos
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional Integral y Derivativo).
4.5.- Programación de un PLC
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La programación de un PLC serealiza mediante periféricos del autómata, como pueden ser un PC, una consolade programación, un grabador EPROM, etc. El programa que más se ha utilizadohasta ahora ha sido el SYSWIN en sus diferentes versiones, pero se estánempezando a utilizar nuevos programas más completos, como el CX-PROGRAMMER.Este último es el que vamos a utilizar en esta página a la hora de programarautómatas, por tanto está en vuestras manos conocer el manejo de este programapara poder practicar.
La programación de un autómata comienza con la ejecución de un GRAFCET óDIAGRAMA DE MANDO del proceso a controlar y basándonos en este GRAFCETrealizaremos el DIAGRAMA DE RELES o ESQUEMA DE CONTACTOS, que permite unarepresentación lógica de control similar a los sistemas electromecánicos.
4.5.1.- Instrucciones
En este apartado veremos las principales instrucciones de este lenguaje de programación. Por supuesto existe un juego amplísimo de instrucciones con muy variadas e interesantes utilidades, pero nos vamos a limitar a conocer las más básicas y utilizadas, lo que nos basta para realizar algunos ejemplos sencillos. En cualquier manual de programación de autómatas podrás encontrar todas las instrucciones existentes para todo tipo de autómatas.
4.5.2.- Instrucciones de diagramas de reles
Vamos a referenciar las instrucciones por sus nemónicos. La mayoría de las instrucciones tienen asociados uno ó más operandos que indican ó suministran los datos sobre los que se ha de ejecutar cada instrucción, Estos suelen ser direcciones de canales o valores constantes, toda instrucción necesita uno o más canales de memoria.
La mayoría de las instrucciones están disponibles en forma diferenciada y en forma no diferenciada, distinguiéndose las primeras por un símbolo de arroba (@) delante del nemónico de la instrucción. Una instrucción no diferenciada se ejecuta cada vez que es escaneada siempre que su condición de ejecución sea ON, mientras que una instrucción diferenciada se ejecuta sólo una vez después de que su condición de ejecuciónpase de OFF a ON. Si la condición de ejecución no ha cambiado o ha cambiado de ON a OFF desde la última vez que fue escaneada la instrucción, ésta no se ejecutará.
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Estas seis instrucciones básicas corresponden a las condiciones de ejecución en un diagrama de relés. Cada una de esta instrucciones y cada dirección de bit se puede utilizar tantas veces como sea necesario, no existe un número limitado ni restricciones en el orden en el que se deben utilizar mientras no se exceda la capacidad del PLC. Las combinaciones de estas condiciones determinan la ejecución o no de las siguientes instrucciones:
OUT y OUT NOT se utilizan para controlar el estado del bit designado de acuerdo con la condición de ejecución. OUT pone a ON el bit designado A para una condición de ejecución ON y lo pone a OFF para una condición de ejecución OFF. OUT NOT pone a ON el bit designado para una condición de ejecución OFF y lo pone a OFF para una condición de ejecución ON.
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SET pone el bit operando a ON cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit operando cuando la condición es OFF. RESET pone a OFF el bit operando cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit operando cuando la ejecución es OFF.
DIFU y DIFD se utilizan para poner a ON el bit designado durante sólo un ciclo de scan. Estas instrucciones se utilizan cuando no hay disponibles instrucciones diferenciadas y se desea la ejecución de una instrucción sólo en un scan. (El programa se ejecuta contínuamente ya que es cíclico. Un scan es una sola pasada a ese programa). Son útiles a la hora de simplificar la programación. Llevan un contacto asociado que se pone a ON durante solo un scan.
IL se utiliza siempre junto a ILC para crear enclavamientos en el programa. Si la condición de ejecución de IL es ON el programa se ejecutará como está escrito, con una condición de ejecución ON para cada instrucción que haya entre IL e ILC. Si la condición de ejecución de IL es OFF no seejecutarán las instrucciones que hay entre IL e ILC.
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El rango de V es de 000.0 a 999.9, sin escribir el punto decimal y N define el número de contador. Un temporizador se activa cuando su condición de ejecución se pone a ON y se resetea de nuevo al valor V cuando la condición de ejecución se pone a OFF. Existe un contacto asociado que se pone a ON cuando el temporizador termina la cuenta y este contacto asociado será condición de ejecución de cualquier otra instrucción. Los temporizadores se resetean cuando están enclavados entre IL e ILC.
CNT se utiliza para descontar a partir del valor V cuando su condición de ejecución pasa de ON a OFF. Se resetea cuando su contacto de reset se pone a ON. También tiene un contacto asociado que se pone a ON cuando el contador termina de contar el valor V que sirve de condición de ejecución para cualquier otra instrucción. Los contadores no se resetean cuando se encuentran enclavados entre IL e ILC.
Estas son las llamadas instrucciones de transferencia de datos más importantes:
MOV copia el contenido del canal S al canal D cuando su condición de ejecución es ON. S puede ser un canal ó un direccionamiento inmediato ( un valor precedido del símbolo # ).
XFER copia los contenidos de los canales S, S+1, S+2,..., S+N a los canales D, D+1, D+2,..., D+N. N tiene que estar en código BCD.
BSET copia el contenido del canal S a todos los canales existentes entre St y E. S también puede ser un direccionamiento inmediato.
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XCHG intercambia el contenido de los canales S y T.
4.5.3.- Instrucción de grafset
El GRAFCET surge en Francia a mediados de los años 70, debido a la colaboración de algunos fabricantes de autómatas, comoTelemecanique y Aper con dos organismos oficiales: AFCET (Asociación francesa para la cibernética, economía y técnica) y ADEPA ( Agencia nacional para el desarrollo de la producción automatizada).
Actualmente es una herramienta imprescindible cuando se trata de automatizar procesos secuenciales de cierta complejidad con autómatas programables.
El GRAFCET es un diagrama funcional que describe la evolución del proceso que se quiere automatizar. Está definido por unos elementos gráficos y unas reglas de evolución que reflejan la dinámica del comportamiento del sistema.
Todo automatismo secuencial o concurrente se puede estructurar en una serie de etapas que representan estados o subestados del sistema en los cuales se realiza una o más acciones, así como transiciones, que son las condiciones que deben darse para pasar de una etapa a otra.
4.5.4.- Elementos graficos
Las etapas representan cada uno de los estados del sistema. El símbolo empleado para representar una etapa es un cuadrado con un número o símbolo en su interior que la
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identifica. Las etapas iniciales se representan por un cuadrado de doble línea. Cuando se recorre el gráfico de evolución por cualquier camino posible, deben alternarse siempre una etapa y una transición.
Las acciones que llevan asociadas las etapas se representan con un rectángulo donde se indica el tipo de acción a realizar. Una etapa puede llevar asociadas varias acciones.
4.5.5.- Las líneas de evolución
Las líneas de evolución unen entre sí las etapas que representan acciones consecutivas. Las líneas se entenderán siempre orientadas de arriba abajo, a menos que se represente una flecha en sentido contrario. Dos líneas de evolución que se crucen debe de interpretarse que no están unidas.
4.5.6.- Las transiciones
Las transiciones representan las condiciones lógicas necesarias para que finalice la acción o acciones asociadas a una etapa y se inicien las de la etapa o etapas inmediatamente consecutivas. Gráficamente se representan por una línea cruzada sobre las líneas de evolución.
4.5.7 Reglas de evolución
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El proceso se descompone en etapas, que serán activadas de forma secuencial. Una o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sólo estarán activas
cuando la etapa esté activa. Una etapa se hace activa cuando la precedente lo está y la condición de transición
entre ambas etapas ha sido activada. La activación de una condición de transición implica la activación de la etapa
siguiente y la desactivación de la etapa precedente. La etapa inicial tiene que ser activada antes de que se inicie el ciclo del GRAFCET.
Un ciclo está formado por todas las etapas posteriores a la etapa inicial.
4.5.8.- Estructuras del grafset
Existen procesos que requieren estructuras más complejas en las que se representan bucles, tomas de decisiones o tareas simultáneas que deben sincronizarse. Para estos casos el GRAFCET dispone de otras estructuras básicas a partir de las cuales pueden generarse los diagramas de dichos procesos.
Secuencia lineal
La secuencia lineal es la estructura más simple posible y consiste en una sucesión de etapas unidas consecutivamente por las líneas de evolución y condiciones de transición.
Dentro de un tramo de secuencia lineal solamente una etapa debe estar activa en un instante determinado.
Se activa una etapa cuando se encuentra activada la anterior y se cumplan las condiciones de transición entre ambas.
La activación de una etapa implica la desactivación de la anterior. Una secuencia lineal puede formar parte de una estructura más compleja.
4.5.9.-Divergencia y convergencia en “o”
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La divergencia y convergencia en “o”, a las que llamaremos conjuntamente bifurcación en “o”, forman una estructura en la que existen los siguientes elementos:
Una divergencia en “o” en la que se inician varios caminos o subprocesos alternativos posibles.
Una serie de caminos alternativos con una macroestructura lineal, aunque pueden tener otras estructuras más complejas.
Una o mas convergencias en “o” de dichos caminos alternativos, de tal forma que la macroestructura debe ser globalmente cerrada.
Las propiedades básicas que cumple la estructura de bifurcación en “o” son las siguientes:
A partir del punto de divergencia el proceso podrá evolucionar por distintos caminos alternativos, cada uno de ellos con su propia condición de transición.
Las condiciones de transición de los diversos caminos de divergencia han de ser excluyentes entre sí, de forma que el proceso sólo podrá progresar por uno de ellos.
A nivel de gráfico global, los distintos caminos iniciados como divergencia en “o” deben confluir en uno o mas puntos de convergencia en “o”. Dicho de otra forma, la estructura debe ser totalmente cerrada y no pueden existir caminos abiertos, ya que esto provocaría situaciones sin posible salida.
4.5.10.- Divergencia y convergencia en “y”
La divergencia y convergencia en “y”, a la que llamaremos conjuntamente bifurcación en “y”, forman una estructura en la que existen los siguientes elementos:
Una divergencia en “y” en la que se inician varios caminos o subprocesos que deben iniciarse simultáneamente cuando se cumpla una determinada condición de transición común
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Una serie de caminos simultáneos con una macroestructura lineal, aunque pueden contener otras estructuras mas complejas.
Una o mas convergencias en “y” de dichos caminos, de manera que la macroestructura debe ser globalmente cerrada.
Las propiedades que cumplen las bifurcaciones en “y” son las siguientes:
A partir del punto de divergencia el proceso evolucionará por varios caminos a la vez ejecutando varias tareas simultáneamente.
La condición de transición para iniciar las tareas simultáneas es única y común para todas ellas.
La convergencia en “y” impone de por sí una condición de transición: Todas las tareas que confluyan deben haber terminado para que el proceso pueda continuar.
Anexos
Disposición y descripción de la instalación
A continuación, se muestra el diseño orientativo de la estación automatizada realizado por medio del programa Solid Edge V20:
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Layout con dimensiones de conjunto
Definición individual de los elementos (Componentes no comerciales) Botella.
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Cinta de transporte
Maq. Llenado
Maq. Taponado
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Empuje
Componentes comerciales
Cilindro de doble efecto normalizado DSBC
Sensor de posición lineal SMH magnetoinductivo (24V)
Sensor optoelectrónico SOEL
Semáforo industrial antideflagrante TXL
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Centro de mandos estándar
Motor eléctrico MTR-DCI 24V
Válvula Normalizada VSVA 5/2 NC
Válvula Normalizada VSVA 3/2 NC
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Secuencia de accionamientos reales del sistema
El sistema automatizado realiza continuamente el mismo proceso. Este consta de varias operaciones que se van llevando a cabo según el siguiente orden:
1. Puesta en funcionamiento mediante la consola de mandos (botón PM). Se activan los motores de las cintas.
2. Llegada de botellas a la estación. Comienza el proceso automático. 3. Detección del paso de botellas por el primer sensor en cada puesto de llenado (Estos
sensores se representan con pulsadores en AS). 4. Activación de los sistemas de retención en ambos puestos de llenado (Cilindros
RET1 y RET2). 5. Proceso de llenado (Cilindros LLE1 y LLE2). 6. Desactivación de los sistemas de retención. 7. Detección del paso de botellas por el segundo sensor en cada puesto de empuje. 8. Activación del sistema se empuje para reunir las botellas (Cilindros EMP1 y
EMP2). 9. Detección del paso de botellas por el sensor del puesto de taponado. 10. Activación del sistema de retención del puesto de taponado (Cilindro RET3). 11. Proceso de taponado (Cilindro TAP). 12. Desactivación del sistema de retención. 13. Salida de las botellas ya llenas y taponadas por la cinta transportadora hacia el
almacén.
A continuación, en el mapeo de señales y en los esquemas de Automation Studio se explicará en detalle como se representa cada componente o señal:
Mapeo de señales
Aquí se describen las señales que le entran al sistema, las señales que el sistema devuelve y las variables auxiliares utilizadas para manipular todo lo anterior.
Señales de salida Señales de entrada ---> INPUT
Referencia IN
Señal Descripción
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IN0 P1A
Se refiere al primer sensor óptico de la estación de llenado del refresco de naranja. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con un pulsador: un pulso = ha pasado una botella.
IN1 P2A
Se refiere al primer sensor óptico de la estación de llenado del refresco de limón. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con un pulsador: un pulso = ha pasado una botella.
IN2 P1B
Se refiere al segundo sensor óptico de la estación de llenado del refresco de naranja, que está asociado al mecanismo de empuje. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con un pulsador: un pulso = ha pasado una botella.
IN3 P2B
Se refiere al segundo sensor óptico de la estación de llenado del refresco de limón, que está asociado al mecanismo de empuje. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con un pulsador: un pulso = ha pasado una botella.
IN4 P3
Se refiere al último sensor óptico que se corresponde con la estación de taponado. Cuenta las botellas que pasan, sumando uno cada vez que se atraviesa su haz de luz. Se simula con un pulsador: un pulso = ha pasado una botella.
IN5 PPSe refiere al botón de parada (PP) del cuadro de mandos. Detiene el sistema cuando lo pulsamos (la señal pasa a valer 1).
IN6 PMSe refiere al botón de arranque (PM) del cuadro de mandos. Arranca el sistema cuando lo pulsamos (la señal pasa a valer 1).
IN7 EMERSe refiere a la seta de emergencia del cuadro de mandos. Corta la alimentación de todo el sistema cuando lo pulsamos (la señal pasa a valer 1).
IN8 REARSe refiere a la ranura destinada al rearme de la máquina tras una emergencia (REAR) del cuadro de mandos. Reanuda la actividad del sistema cuando lo pulsamos (la señal pasa a valer 1).
IN9 LLE1+ Se refiere al final de la carrera del cilindro de llenado del refresco de naranja (LLE1). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de
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proximidad que devuelve uno cuando la máquina está realizando el proceso de llenado.
IN10 LLE2+
Se refiere al final de la carrera del cilindro de llenado del refresco de limón (LLE2). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando la máquina está realizando el proceso de llenado.
IN11 LLE1-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de llenado del refresco de naranja (LLE1). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando la máquina ya no está realizando el proceso de llenado.
IN12 LLE2-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de llenado del refresco de limón (LLE2). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando la máquina ya no está realizando el proceso de llenado.
IN13 RET1-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retención de la estación de llenado del refresco de naranja (RET1). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando el sistema de retención está recogido.
IN14 RET2-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retención de la estación de llenado del refresco de limón (RET2). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando el sistema de retención está recogido.
IN15 EMP1+
Se refiere al final de la carrera del cilindro de empuje de la estación de llenado del refresco de naranja (EMP1). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando el sistema de empuje esta extendido.
IN16 EMP2+ Se refiere al final de la carrera del cilindro de empuje de la estación de llenado del refresco de limón (EMP2). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando el sistema de
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empuje esta extendido.
IN17 TAP+
Se refiere al final de la carrera del cilindro de taponado del sistema (TAP). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando la máquina está realizando el proceso de taponado.
IN18 TAP-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de taponado del sistema (TAP). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando la máquina ya no está realizando el proceso de taponado.
IN19 RET3-
Se refiere al inicio de la carrera del cilindro de retención de la estación de taponado del sistema (RET3). La señal es emitida por un sensor de posición colocado en el cilindro. Se programa con un interruptor de proximidad que devuelve uno cuando el sistema de retención está recogido.
Señales de entrada Señales de salida ---> OUTPUT
Referencia OUT
Señal Descripción
OUT0 KLLE1Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de llenado LLE1 .
OUT1 KLLE2Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de llenado LLE2.
OUT2 KTAPRelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de taponado TAP.
OUT3 KRET1Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de retención RET1.
OUT4 KRET2Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de retención RET2.
OUT5 KRET3 Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide)
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del cilindro de retención RET3.
OUT6 KEMP1Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de empuje EMP1.
OUT7 KEMP2Relé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del cilindro de empuje EMP2.
OUT8 KMOTRelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de los tres motores de las cintas.
OUT9 KNARANJARelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de la luz naranja del semáforo.
OUT10 KVERDERelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) de la luz verde del semáforo.
OUT11 KROJORelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del la luz roja del semáforo.
OUT12 KEMERGRelé que cierra el circuito de potencia (y carga el solenoide) del sistema de emergencia.
Variables internas auxiliares Variables auxiliares
Nombre Descripción
M1AVariable booleana para almacenar la salida del comparador en la máquina de llenado del refresco de naranja.
M2AVariable booleana para almacenar la salida del comparador en la máquina de llenado del refresco de limón.
M1BVariable booleana para almacenar la salida del comparador en el sistema de empuje de la estación de llenado del refresco de naranja.
M2BVariable booleana para almacenar la salida del comparador en el sistema de empuje de la estación de llenado del refresco de limón.
M3 Variable booleana para almacenar la salida del comparador en la máquina de taponado del sistema.
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MPM Variable booleana para la puesta en marcha: PM=>1 ; PP=>0.
MEMER Variable booleana para el sistema de emergencia: EMER=>1 ; REAR=>0.
mw1AVariable entera para comparar las botellas en la máquina de llenado del refresco de naranja.
mw2AVariable entera para comparar las botellas en la máquina de llenado del refresco de limón.
mw1BVariable entera para comparar las botellas en el sistema de empuje de la estación de llenado del refresco de naranja.
mw2BVariable entera para comparar las botellas en el sistema de empuje de la estación de llenado del refresco de limón.
mw3Variable entera para comparar las botellas en en la máquina de taponado del sistema.
Simulación
Esquemas Automation Studio
A continuación, se muestra cada uno de los esquemas que componen la simulación del proyecto por medio del programa Automation Studio:
Electro - Neumático
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Eléctrico de Potencia
Interface Eléctrico - Electrónica
Este esquema se subdivide en:
1. Señales de entrada 2. Señales de salida
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Ladder Siemens
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Descripción de la función de control (Ladder)
Luces, Motor y Válvula de emergencia
Proceso de Llenado
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Proceso de empuje
Proceso de taponado
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Explicación detallada de cada proceso con Automation Studio
Estado inicial
Se activa el botón de inicio PM y arranca el sistema, aunque todavía no existen botellas en la estación.
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Proceso de llenado
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Proceso de empuje
Las botellas ya llenas se aproximan al final de la primera cinta. Cuando pasan cuatro botellas se activa el mecanismo de empuje que reúne ambos tipos de refrescos en una sola cinta (se muestra solo una de los mecanismos para no repetir información).
Proceso de taponado
Una vez reunidos los dos tipos de refrescos en la misma cinta, estos se aproximan a la maquina de taponado. Cuando pasan 4 filas de dos botellas se activa el mecanismo de retención, luego el de taponado, para más tarde desactivarse ambos. Una vez taponadas, las botellas están listas para dirigirse al almacén.
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Emergencia
Si por cualquier razón se pulsa la seta de emergencia, podemos ver que se corta inmediatamente la alimentación de todas las válvulas del sistema, deteniendo por tanto cualquier proceso en curso.
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Bibliografía:
http://dim.usal.es/areaim/guia%20P.%20I/bandas%20transportadoras.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_transportadora
http://es.wikipedia.org/wiki/Transportador_de_rodillos
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico
http://a207816.wordpress.com/tipos-de-automatizacion/
http://www.eumed.net/libros-gratis/2009d/618/Elementos%20del%20Control.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_control
http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/355901/355901_glob.htm
http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page4697.htm
http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page4769.htm
http://html.rincondelvago.com/robotica_8.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable
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