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UNIVERSIDAD RAFAEL LANDíVAR FACULTAD DE INGENIERíA

INGENIERíA MECÁNICA INDUSTRIAL

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LICENCIADO

Guatemala, enero de 2006

lr.ll h¡ Il"l.k~t1ila ell ~;lI;tll'IlI;tI~

Autoridades de la Universidad:

Rectora Vicerrector General Vicerrector Adm in istrativo Vicerrector Académ ico Secretario General Director Financiero Director Adlllinistrativo

. Autoridades de la Facultad de Ingeniería

Decano Vicedccano Secretaria Director del Departamento de Ingeniería Industrial Director del Departamento de Ingeniería Mecánica Director del Depm1amento de Ingeniería Civil Director del Departamento de Ingeniería en Informática Director del Departamento de Ingeniería Química Director de Maestría en Administración Industrial Representante de Catedráticos Representante Estudiantil

Facultad de Ingenie,ia leletollo ()02¡ 27') 7'!7') "'1 24~2

J'¡" ( 5()~ J 279 2473 Campus ('C11I''' 1. VISIn IlcrmuSH 111. ~Oll:t 1 (,

(ju"tcmala. (,««Iad 0 111 16 I<lr I<I g11llU11 cdu gt

Lieda. Guillermina Herrera Ing. Jaime Carrera Lic. José Alejandro Arevalo Padre Rolando Alvarado S.J. Lie.Hugo RolandoEscobarMenaldo Ingra. Rosa Maria Medina Ing. Carlos Rafael Rosa les

Ing. Alvaro Zepeda Ing. I \crberl Armando Sm ilh 8rolo Ingra. María Regina Castaíicda lngra. Gretel Meng Ing. Erick Cordon Ing. José Carlos Gil Rodríguez Ing. Jorge Arturo Rivera Pérezgil Ing. Ramiro Muralles Araujo Ing. Lionel Pineda López Ing. Gamaliell.ambrano Sr. Jaime Caballeros

lradit.ióll.le.uita en Guatclll:ila

NOTIFICACIÓN

Facultad de Ingenieria Telélono: (502) 24262626 ex!. JO 17

Fax: (502) 242(,2(,0<) Campus Central. Vista Hermosa 111. Zona I ¡,

Guatemala. Ciudad. 0111 I (, rae _ [email protected]

Reg. Fl 0411 -OS

A ESTUDIANTE: LUIS _\LFREDO PAIlvIA CALLEJAS Carné No. 54228-95

DE:

Fecha:

Ingeniería r"Iecánica Industrial ,

Ingeniera Kegina Castañeda Secretaria de Facultad de Ingeniería

Guatemala, 31 de octubre de 2.005 AFAEL LANDIV,

DE INGENIERIA Secretaría

De acuerdo a Stl solicitud presentada el 2.6 de octubre de 2.005, para la

.\PROB,-\UÓN DEL ANTEPROYECTO del trabajo de tesis denouúnaoo: "DISEÑO

DE UN SISTEMA DE ACOPLE Y TRANSPORTE EN UN MÓDULO DE

ELABORACIÓN Y ENCAJETILLADO DE CIGARRILLOS EN UNA

TABACALERA", para su conocimiento y efectos correspondientes notifico a usted (Itle

la Facultad de lngcnicría, a través de su Director de Carrera, resolvió ACCEDER a ~L1

s(.llici tud .

. \ tentamente,

T raóición Jesuita en Guatemala

Facultad de Ingenlerla Teléfono: (502) 24262626 exl. 3017

Fax: (502) 24262609 Campus Central. Vista Hermosa 111. Zona 16

Guatemala. Ciudad. O I O 16 fae [email protected]

Reg. FI 002-06

NOTIFICACIÓN

DE:

FECI-IA:

Luis Alfredo Palma Callejas Carné No. 54228-95 Ingeniería Mecánica Industrial

Ingeniera Regina Castañeda Secretaria de Facultad de Ingeniería

Guatemala 23 de enero de 2006

D e acuerdo a la aprobación de la Defensa Privada de Tesis, Según consta en el Acta No.

IMI-05-2005 del día 22 de noviembre del 2005, denominada: "DISEÑO DE UN

SISTEMA DE ACOPLE Y TRANSPORTE EN UN MODULO DE

ELABORACION y ENCAJETILLADO DE CIGARRILLOS EN UNA

TABACALERA" la Secretaría de la Facultad de Ingeniería autoriza su impresión,

previo a su graduación profesional de Ingeniero Mecánico Industrial,

académico de Licenciado.

Atentamente,

en el grado

DEDICA TORIA

A Dios,

Por ser la luz de mis pasos en los caminos de la sabiduría y la verdad, por derramar un sinnúmero de bendiciones que me permiten alcanzar todas mis metas y mis sueños

A mis Padres,

Marco Tulio Palma Acevedo Blanca Isabel Calleias de Palmo

Por todo su amor, sus consejos y su apoyo incondicional, ustedes han sido el mejor ejemplo y la mejor guía a seguir para mi desarrollo y superación, me han enseñado a lo largo de mi vida que con esfuerzo y dedicación se alcanzan los triunfos. Este logro se lo debo especialmente a ustedes.

A mi Hermana,

Kormino Isabel

Por estar presente en todos los momentos importantes de mi vida, por todo su apoyo y cariño demostrado, usted es uno bendición poro mí y sobe que tiene un lugar especial en mi corazón.

A mi Novia,

Moría José Velásquez Ramírez

Por acompañarme y apoyarme durante este largo camino que un día emprendimos juntos en la carrera de Ingeniería; por estar siempre a mi lado cuando te he necesitado, por llenar mi vida de ilusiones y especialmente por el cariño y el amor que me regalas todos los días. Gracias por el aliento me diste poro sacar todo esto adelante.

A mis Abuelitos,

Abuelito Tulio (+) y Abuelito Fina (+) Abuelito Chico (+) Y Abuelita Blanca

Por el amor y las oraciones que me regalan desde el cielo, y en especial a usted Abuelita Blanca, por su apoyo, amor y sus oraciones.

A mi Familia,

Palma García¡ Sánchez Pa/ma¡ Palma Molina¡ De la Roca Calle;as¡ Calle;as Arana¡ García Calle;as¡ Calle;as Álvarezi Menéndez Acevedoi Salguero Acevedo¡ Monroy Zúñiga.

Por que han sido una parte fundamental en mi vida, he aprendido mucho de cada uno de ustedes. Con mucho cariño y respeto.

AGRADECIMIENTOS

A mis Padrinos,

Padrino Paco (+) Y Madrina Guíse/a

Por preocuparse de mi desde los primeros años de mi vida, por el amor que siempre me han demostrado y por su apoyo inagotable.

A Los Ingenieros,

Ingeniero Marco Antonio Jo

Por el tiempo que empeño para que este proyecto fuera una realidad, por sus consejos que me brindó dentro de la facultad de Ingeniería

Ingeniero Ale;andro Basterrechea

Por el apoyo que me brindó en los últimos años de mi carrera, por sus consejos desinteresados y por dar oportunidades a los estudiantes de ingeniería.

Ingeniero Osear Alfredo Alvarado

Por darme la oportunidad de desarrollar este proyecto en la organización y promover mi desempeño profesional.

A los Profesionales,

Mynor Joachín; Gustavo Mura/fes; Fernando Solís, por su tiempo, apoyo y consejos brindados en la realización de éste proyecto.

A mis Amigos,

Daniel Náiero, Francisco Quintana, David Boni/fa, Manuel Girón, Klaus Littow, Erick Flores, José Daniel Perea, Bruno Gutiérrez, Antonio Juárez, Ronald Cabrero, Osear Edmundo Sarmiento, Pablo Chavarría, Luis Roberto Matheu, Juan Carlos Ceba/fos, Jorge Perussina, gracias por su amistad sincera y desinteresado, sus consejos e incondicional apoyo. Les deseo mucho éxito en su vida personal y profesional.

•

RESUMEN EJECUTIVO

El propósito del presente trabajo de investigación, es mostrar en detalle el proceso poro diseñar un elemento de acople y transporte entre un módulo de elaboración y

encajetillado de cigarrillos.

Este trabajo presento un procedimiento sencillo poro determinar todos los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos, necesarios poro realizar un diseño automatizado, mostrando en codo aspecto, los característicos fundamentales.

Lo primero porte del trabajo se enfoco 01 morco conceptual, que explico el flujo que se debe llevar o cabo poro realizar un diseño, que abarco el reconocimiento de uno necesidad, el detalle de los especificaciones y los requisitos, estudiar los posibilidades y opciones del mercado, lo realización de un diseño preliminar y su desarrollo, hasta llegar 01 diseño final poro construcción.

Se prosigue con el planteamiento del problema, que hoce referencia 01 análisis poro automatizar el proceso de transporte de cigarrillos, por lo que como se detalló anteriormente el estudio se realizó en uno empresa que se dedico o lo manufacturo y comercialización de cigarrillos. Se encontró que en el proceso donde son elaborados y encajetillados los cigarrillos no están automatizados lo líneas y esto provoco ciertos problemas de no conformidades y un nivel considerable de rechazo por baja calidad del producto; a fin de eliminar los actividades manuales y evitar la manipulación de los cigarrillos, se diseñó un transportador que acoplará los módulos de e laboración y encajetillado de cigarrillos a fin automatizar el proceso y lograr los niveles de calidad permisibles que establece la casa matriz.

El trabajo continua con lo presentación de los datos y lo información importante para realizar el diseño del transportador, el cual incluye en detalle el proceso actual, los cambios en la línea de producción para poder permitir la automatización del proceso, los cálculos necesarios para el dimensionamiento del espacio físico, los cálculos para determinar los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos adecuados para el diseño, mostrar en detalle el proceso a seguir para la automatización y finalmente el diseño del transportador.

El trabajo finalizá con la presentación de las conclusiones obtenidas en base a los objetivos planteados, los recomendaciones importantes paro proyectos futuros así como las referencias bibliográficos además de los anexos que contienen esquemas y tablas empleadas para elaborar el diseño.

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en una T a baca lera.

íNDICE MARCO I

1.1 Introducción ..................................................................................................................... .. 1.2 Lo escrito sobre el tema en Guatemala ............................. .. . 1.3 Marco Teórico ................................................................................................................. .

1.3.1 Diseño de máquinas .............................................................................. . 1.3.2 Diagrama de flujo de una necesidad .................... .. 1 .3.3 Análisis del diseño ................................................................................. . . 1.3.4 Confiabilidod .... oo ......... oo ..... oo.oo ............ oo.oo ..... oo ... oo.oo ............. oo . ..

1.3.5 Seguridad ........ oo ........................... oo ••• oo. lO ............................. .

1.3.6 Transportadores ................................................... .... ........ .. ...................... . . 1.3.7 Reductores de Velocidad .................................. . 1.3.8 Faias o Correas .............................................................. . . 1.3.9 Poleas ................................................................ . 1 .3.1 O Engranajes ..................... .... ......................................... . .. . . 1 .3.11 Cojinetes o Baleros de Rodamiento ...................... .. 1 .3.1 2 Eies .................................................................. . 1.3.13 Velocidad Angular .............................................. . 1 .3.14 Automatización ........................................................... .

MARCO 11

1 2 2 2 2 8 8 8 9

13 16 17 19 22 25 26 28

Planteamiento del Problema...... ............... ............ ............ ... 36 2.1 Objetivos de la investigación........... ................................. 37 2.2 Hipótesis...... . ..... ... ............................ .. ......... .. ... . .................. . .... ... 37 2.3 Variables ••. ......................... .•••..... .................................... . ... 37 2.4 Definición de Variables........... . ........ .. ...... ..... ..................... ....... ... 37 2.5 Alcances y Limites............ ........................................ ................. 39 2.6 Aportes... ..... .............................................................. .... ..... .. 40

MARCO 111 El Método. ................. ......... .. .. ......... .... ..... .................................... 41

3.1 Unidades de Análisis.................................................... .. ...... . .... 41 3.2 Instrumentos............ ................................................. . ................. .... 41 3.3 Procedimiento............................... ...... ... ..................................... .. .... .. ... ... 42

MARCO IV Resultados ... ...... ... ... ... ... ... ... ...... ..... ..... ...... ...... ....... .......... ... 43

4.1 Descripción del proceso actuaL.................................. .. .. .... 43 4.2 Análisis del proceso......................... .. ........................................ ... 44 4.3 Dimensionamiento del elemento transportador........................ 46 4.4 Análisis de los elementos del conjunto transportador.... ..... ......... 48 4.5 Cálculos del elemento motriz principal del elemento transportador

de cigarrillos................................. ...... ..................................... ..... 51 4.6 Descripdón de los materiales utilizados para el diseño de los

elementos mecánicos y eléctricos del transportador............. .. ...... 55 4.7 Especificaciones y características de los materiales utilizados para

el diseño del transportador................ ................. . ..................... .. 58 4.8 Diseño del Prototipo..................................................... .... ... . ... 59 4.9 Automatización del sistema de acople y transporte de cigarrillos... 60

'.

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en uno Tabacalero.

MARCO V D

o o,

ISCuSlon .................... lo ...... lo .......... lo ................ oo ... lo ...................... lo ........... lo •• lo ...... lo ••

Resumen ............................................................................................................................................... .

MARCO VI

66 66

Conclusiones ......................................................... ,. .......................... ,. ...................................................... lo.. 67

MARCO VII Recomendaciones .......................... lo .............. lo .......... lo................................ ..• 68

MARCO VIII Referencias Bibliográficos...... .......... ............ ............ ...... ......... 69

ANEXOS A Y B .................................................................. 70

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en uno Tabacalera.

MARCOI

1.1 INTRODUCCiÓN

la automatización de los procesos es uno de los principales objetivos de los directivos de cualquier industria, para lograrlo se necesitan recursos específicos en una organización como lo son los recursos económicos y el recurso humano capacitado.

Uno de los principales problemas que han enfrentado las industrias guatemaltecas es que han crecido en tamaño, pero no han modernizado sus procedimientos y continúan con el mismo proceso productivo con el que empezaron a funcionar, solamente que en mayor escala. En estas empresas se pueden lograr grandes innovaciones utilizando el diseño de la ingeniería para mejorar notoriamente sus sistemas e intentar automatizar sus procesos.

Actualmente en la industria guatemalteca los procesos automatizados han ido tomando auge debido a los exigencias del medio como lo pueden ser: reducción de costos, necesidad de reducir tiempos de producción, alcanzar niveles de productividad más altos, asegurar niveles de calidad específicos, etc.

Debido a que el recurso económico es un factor importante para llevar a cabo una automatización, constantemente se tienen que mejorar los diseños existentes que satisfagan las necesidades de las plantas. Por ende los Ingenieros deben buscar soluciones de diseño prácticas que cumplan los requerimientos de funcionalidad, resistencia, apariencia, economía y protección ambiental.

Este trabajo de campo está enfocado específicamente en los pasos a seguir para el diseño y desarrollo de un elemento de transporte que acoplara un módulo de elaboración y un módulo de encajetillado de cigarrillos, que inicia con el detalle del proceso actual y finaliza con el modelo del transportador que automatizará la línea de producción.

Con la elaboración de este sistema transportador se busca mejorar la calidad de los cigarrillos debido a que no tendrá ninguna manipulación entre las etapas de elaboración y empaque. Además de evitar posibles confusiones entre las marcas que se están fabricando y reducir el volumen de producto rechazado por las no conformidades detectados en el proceso de encajetillado.

Para alcanzar el objetivo principal de esta investigación se analizaron los distintos modelos ya existentes de elementos transportadores; posteriormente se eligió el más adecuado para satisfacer las necesidades de la planta, y se procedió a elaborar el diseño para automatizar la línea de producción de cigarrillos


1.2 LO ESCRITO SOBRE EL TEMA

Durante lo realización de la investigación no se encontraron estudios específicos que abarcara el tema expuesto o similares, por lo que no se puede citar ninguna fuente.

1.3 MARCO TEÓRICO

1 .3.1 DISEÑO DE MÁQUINAS

El objeto de lo ingeniería es proporcionarle o la sociedad lo que la civilización moderno requiere. Por tanto, lo ingeniería se transformo en el eslabón que une y convierte los regalos naturales necesarios paro el hombre. lo ingeniería no se limita solamente a la observación de realidades naturales. Esto en primer lugar le corresponde al científico. En vez de esto, le corresponde entender los principios científicos y aplicarlos para llegar o una meto designada. En este sentido, la ingeniería debe ser considerada como una ciencia aplicada.

Como ciencia aplicada, la ingeniería usa el conocimiento científico para lograr un objetivo específico. El mecanismo mediante el cual una necesidad es convertida en un plan funcional y significativo es llamado diseño. En otras palabras, diseño es la formulación de un plan, esquema o método paro trasladar una necesidad o un dispositivo que funcionando satisfactoriamente cubra la necesidad original. Por ejemplo, la construcción de supercarreteras deber seguir los planes de diseño de los ingenieros. También los fabricantes de maquinaria de extrusión de plástico deben seguir los planes de diseño de los ingenieros. De hecho, prácticamente todas las funciones técnicos dependen del diseño para el funcionamiento satisfactorio.

los planes de estudio en las escuelas de ingeniería tienen o dar énfasis muy marcado a cursos de ciencias de la ingeniería y matemáticas, y así el alumno estudia desde el principio hasta el final de cado curso. En realidad estos cursos sólo son herramientas para el proceso del diseño. El estudiante debe comprender que así como "todos los cominos conducen a Romo", todas las disciplinas ingenieriles conducen 01 diseño. Aun aquellos estudiantes que dedican su tiempo estudiando algunos aspectos de la ingeniería que no es diseño, deben entender que en alguna forma están involucrados en el diseño. Es por tanto ventajoso para los neófitos familiarizarse con la ingeniería del diseño poro tener éxito en su profesión como ingenieros.

1.3.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE UNA NECESIDAD

la Fig. 1-1 es una forma típico de diagrama de flujo para diseño. Dependiendo del producto a diseñarse y del procedimiento particular de la compañía se pueden adoptar diferentes formas de interpretar esta referencia de diagrama de flujo.

Poro entender completamente todo lo que debe considerarse en el proceso del diseño se procede o explicar las características de cada uno de los apartados de la Fig.1-1

2

•


Diagrama de Flujo para Diseño

Reconocimiento de una necesidad

.-

Retroalimentación

~ Especificaciones y ----requisitos

Estudio de posibilidades

Síntesis de diseño creativo

---+ Diseño preliminar y .-

desarrollo

Retroalimentación

~ Diseño Detallado

~ Retroalimentación

Construcción del -prototipo y pruebas

Diseño para

producción

Producto '---

Desechado

Fig. 1 - 1

3

•

>.

•

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en una Tabacalera.

1.3.2.1 Reconocimiento de una necesidad

Este aspecto del diseño puede tener su origen en un número cualquiera de causas. Los reportes de los clientes sobre el funcionamiento y la calidad del producto pueden obligar a un rediseño. Esa causa está indicado por la retroalimentación en lo Fig. 1- 1 que sale del apartado del producto relevado. En los negocios, la competencia industrial está constantemente forzando lo necesidad de diseñar equipo nuevo, procesos y maquinaria. Por ejemplo, uno fuente de necesidad lo constituye el desarrollo de potentes de un determinado producto o de su incorporación o un diseño yo establecido.

Se podrá pensar en muchas necesidades que hagan resurgir problemas de diseño en ingeniería. Independientemente de lo causo, un aspecto importante es reconocer que existe lo necesidad de usar lo experiencia y sentido común, todo enfocado o la necesidad poro justificar su recompenso y obtener todo la información posible que concierne a dicha necesidad.

1.3.2.2 Especificaciones y Requisitos

Habiéndose definido la necesidad, sus requisitos deberán estudiarse con mucho cuidado. En el diagrama de flujo se indico a este poso como especificaciones y requisitos. Muchas organizaciones ingenieriles designan eso área como diseño y requisitos poro su realización. Con frecuencia lo porte inicial de un proyecto resulto interrumpido en este punto debido a que las especificaciones están dados en términos muy generales, indicando con esto que el cliente (por ejemplo, departamento de ventas, consumidor, clientes, etc.), tiene sólo una ideo vago de lo que realmente deseo.

Por otra parte, varios clientes muy sofisticados técnicamente (por ejemplo, compamas que sostienen su propio personal de ingeniería) presentan especificaciones escritos con mucho detalle donde tonto el diseño como los requisitos de realización son cuidadosamente elaborados. De hecho, aun cuando aplican requisitos referentes o la salud, seguridad o algún código legal, estos requisitos forman parte de lo especificación original. Además, los estándares gubernamentales, comerciales e industriales forman invariablemente porte de uno especificación. Con bastante frecuencia, los especificaciones son elaborados poro satisfacer la producción, competencia y capacidad de lo compañía motriz .

1.3.2.3 Estudio de Posibilidades

Después de que los especificaciones han sido preparados, aceptados y sometidas o consideraciones, el siguiente poso en el flujo del diseño es hacer un estudio de posibilidades. Lo finalidad de este estudio es verificar el posible éxito o follo de uno propuesto tonto desde el punto de visto técnico como económico. Se debe dar respuesto o varias preguntas. (1) ¿Se va en contra de alguno ley natural? (2) ¿Algunos especificaciones van más allá de lo que técnicamente se dispone en el presente? (3) ¿Hoy alguno dependencia con respecto o materiales difíciles de obtener? (4) ¿El costo del producto final será ton alto como poro eliminar completamente 01 producto en un futuro?

No debe malinterpretarse 01 estudio de posibilidades pensando que su finalidad es acabar con el producto. Sin Embargo, es cierto que el "entusiasmo" que pongo el departamento de ventas o miembros de lo administración podrán superar serias dificultades técnicos, toles que eviten muchos horas-hombre de tiempo de diseño.

4

•

-. .


Constantemente están buscando perfección en el diseño a expensas del costo del proyecto. Esto no quiere decir que cualquier cosa que alargue el proyecto esté por completo dentro de la distribución de tiempo y costo. Simplemente indica que se debe hacer uso del juicio y de la experiencia para determinar que se han obtenido los objetivos del diseño a través de la buena práctica de ingeniería y que este es.fuerzo será realizado en forma económica .

Es aparente que las personas responsables de hacer el estudio de posibilidades sean ingenieros muy experimentados en el diseño, con conocimientos de lo ciencia de lo ingeniería y con un gran conocimiento del uso de los materiales, métodos de producción y necesidades del departamento de ventas. De hecho, las personas responsables del estudio de posibilidades serón los mismos ingenieros que en última instancia serán los responsables del diseño del proyecto final.

Con bastante frecuencia, como resultado del estudio de posibilidades, se hacen cambios en las especificaciones y requisitos, con el fin de que el proyecto tenga uno mayor probabilidad de éxito. Esta acción está indicada en lo Fig. 1-1 teniéndose así uno retroalimentación al regresarse del aportado del estudio de posibilidades al de especificaciones y requisitos.

1.3.2.4 Síntesis de diseño creativo

Después de haber analizado los facilidades del diseño, continúa el diagrama de flujo del diseño hacia el siguiente paso al que se le llamo síntesis de diseño creativo. Esta fase constituye un reto siendo una porte muy interesante del diseño. A menos de que se tengan restricciones, el diseñador podrá actuar como ingeniero, inventor y artista, todo o la vez, a esto se le llama crear.

La creatividad puede definirse como lo síntesis de varias ideos nuevas y lo antiguos de conceptos de tal manero que con ello se produzca uno ideo completamente nueva (al menos poro su creador). Hasta ahora, psicólogos y educadores no han ideado un método poro la enseñanza de la creatividad, aunque a través de algunos métodos se ha tratado de estimularlo. La creatividad es un aspecto del comportamiento humano que sigue siendo investigado por los psicólogos, teniéndose aún grandes carencias en su comprenslon. Sin embargo, se esta de acuerdo en que todos tienen la habilidad de creación en diferentes niveles. La creatividad involucra meditación y cierto es que todos en mayor o menor grado tienen la capacidad poro meditar. En este aspecto, una preparación de educación adecuada puede mejorar el proceso creativo, sin embargo, debe recordarse que independientemente del tipo psicológico tienden o disminuir la capacidad de pensamiento lógico y esfuerzo creativo.

1.3.2.5 Diseño Preliminar y desarrollo

Después de que se han completado el proceso de síntesis de diseño creativo, habrá uno o varios diseños que satisfagan al conjunto dado de especificaciones y requisitos. Es necesario decidir cuál de las "soluciones" se usará para el diseño preliminar y desarrollo, constituyendo el paso No. 5 del diagrama de flujo del diseño. Los bases poro formular decisiones son muchas y muy variadas. El conjunto de técnicas para "fijar las bases" contempla procedimientos complicados que involucran tablas de matrices, teoría de probabilidad, etc.

Al haber escogido una solución se entra al dominio llamado diseño preliminar y desarrollo. En este paso, se hacen dibujos mostrando máquinas o sistemas separa dos

5

_.


para determinar la configuración total y para establecer relaciones funcionales entre las diferentes partes de la máquina o sistema. Estos dibujos deben tener todas las dimensiones y notaciones importantes así como también vistas seccionales auxiliares que expliquen completamente el diseño propuesto. Además, se hacen estudios cinemática s que incluyen dibujos completos de la máquina y los diagramas del ciclo de la máquina. Observe que este paso concierne principalmente en detallar los resultados de la síntesis del diseño creativo mediante dibujos con objeto de validar los requisitos de tamaño y funcionalidad de las especificaciones.

Durante esta raramente se logran todas las especificaciones y requisitos, por tanto, regresando a la Fig. 1 - 1, se observa la retroalimentación que sale del apartado diseño preliminar y desarrollo hasta el apartado de especificaciones y requisitos, indicando con esto la necesidad de reducir algunas especificaciones (si esto es posible) a fin de efectuar el diseño completo.

Además, mientras se elaboran los bosquejos para el diseño preliminar, se puede trabajar en probar la idea, determinar algunas propiedades de los materiales, para evaluar al dispositivo, o bien, para determinar algún parámetro desconocido, basado en ciertas técnicas de información o en la experiencia. Por lo mismo, ciertas áreas del diseño preliminar podrán dejarse pendientes en su desarrollo de acuerdo a los datos tenidos. De hecho, el desarrollo del trabajo toma lugar durante el siguiente paso en el diagrama de flujo.

1.3.2.6 Diseño Detallado

El diseño detallado se refiere al aparejo actual y dimensionamiento de todos los componentes individuales, tanto de los fabricados como de los comprados, que constituyen el producto total, dispositivo o sistema. Se elaboran por separado dibujos detallados de cada uno de los componentes, mostrando todas las listas necesarias y todas las dimensiones y tolerancias, el material y el tratamiento térmico (si así lo requiere), la cantidad de cada uno de los componentes por ensamble, el nombre de los componentes y quizá el número del dibujo del ensamble donde va a usarse la parte del componente. Muchas industrias siguen un conjunto de normas y procedimientos de dibujo que incluyen más datos que los antes mencionados. Sin embargo, el criterio principal es que la información dada en los dibujos debe ser tal que en el taller se sepa especifica mente cómo va a fabricarse la pieza. Es aparente que las dimensiones no pueden ser de ninguna manera redundantes, por que entonces el operador al hacer la pieza tendría que escoger dimensiones y la decisión que haga podrá estar equivocada. También si no se tienen las dimensiones o la información necesaria hará imposible la fabricación de la pieza.

Generalmente un dibujante o un estudiante de ingeniería hace los dibujos bajo la supervisión del ingeniero de diseño, quien a su vez debe proporcionarle esquemas, datos y la información necesaria. A fin de obtener esta información, el ingeniero de diseño, trabajando con sus esquemas preliminares, deberá dimensionar las partes, escoger los materiales, especificar las componentes comerciales, etc., basado en las técnicas analíticas adecuadas y en su experiencia. Esto indica que deberá utilizar sus conocimientos de matemáticas, mecánica, resistencia de materiales, mecánica de fluidos, cinemática, vibraciones, metalurgia y proceso de taller. A la vez podrá tener la asistencia de expertos en áreas especializadas.

6


1.3.2.7 Construcción del prototipo y pruebas

Después de haber completado todos los detalles, deberá enviar al taller los dibujos de subensambles y ensambles, incluyendo los materiales y lista de las partes del diseño completo para la fabricación del modelo o prototipo. De acuerdo a la Fig. 1-1 el diseño completo está listo para construirse y probar el prototipo.

En esta etapa, se fabrican las partes, compran los componentes comerciales y la máquina o sistema después del ensamble está lista para su evaluación y prueba. Al final del periodo de prueba se podrán o no conocer los datos que requieran cambios o modificaciones en el diseño preliminar o de un área especifica del diseño. Esta posibilidad está indicada en la retroalimentación mostrada en la Fig. 1-1. Después de haber efectuado los cambios y/o modificaciones necesarios, se incorporan los nuevos componentes en el ensamble del prototipo para continuar con las pruebas y evaluaciones. Este procedimiento de hacer continuas revisiones y mejoras al diseño se repite hasta que el ingeniero del diseño quede satisfecho y de que se cumpla con las especificaciones estipuladas. En este punto, se envían todos los dibujos, partes y listas de materiales al departamento de ingeniería de la producción donde los dibujos son modificados de modo que el trayecto completo pueda ser diseñado para su producción.

1.3.2.8 Diseño para Producción

Ahora se analizarán los cambios sugeridos en el diseño, con el fin de tener los mejores (a veces el más económico) métodos de producción. Utilizando nomenclatura moderna esto se le llama análisis de valores y en consideración que está adquiriendo cada vez más importancia en el diseño. Por ejemplo, el ingeniero encargado de la producción podrá considerar que una parte de fabricar podrá lograrse mediante estampado, vaciado o quizá forjado. Si se van a fabricar cantidades grandes, cualesquier de estos procesos resultará más económico que el maquina do de cada pieza en lo particular. Desde luego que al hacer una descripción deberán considerarse los costos de toda la herramienta necesaria la cual puede amortizarse de acuerdo a la cantidad de partes a producir.

Otra situación que el ingeniero de la producción debe considerar, es la posibilidad de combinar varias partes fabricadas en una sola o la de reemplazar algunas partes con equivalentes comerciales disponibles. También el ingeniero de la producción podrá considerar el reemplazo de alguno de los materiales con equivalentes satisfactorios por otro de menor precio. Cuando se han determinado de hacer los dibujos para la producción deberán enviarse al departamento de producción para considerar los productos desechables.

1.3.2.8 Produdo Desechable

Por lo general se hacen prototipos para producción, los cuales son probados y cualquier mal funcionamiento que no pueda corregirse fácilmente es regresado al departamento de diseño y desarrollo preliminar o al de diseño detallado para su modificación. Este proceso se indica con la vuelta de retroalimentación en la Fig. 1- 1.

La descripción anterior, no está descrita en todos sus detalles, así como también no es la única trayectoria a seguir en el diseño de un producto, dispositivo o sistema. Sin embargo, para apreciar en forma total la descripción mencionada del proceso de diseño, seró necesario involucrarse diariamente con el procedimiento utilizado.

7


1 .3.3 ANÁLISIS DEL DISEÑO

Una vez que se ha seleccionado un diseño, se hacen diseños detallados preliminares y subsecuentes como se muestra en la Fig. 1-1. En esta etapa es necesario hacer dibujos de planos mostrando los detalles, resultados de la prueba, hacer los cálculos necesarios, etc., lo que en última instancia dará como resultado el diseño del prototipo. En esta parte, el diseñador deberá especificar dimensiones, seleccionar componentes y materiales y en general considerar algunos aspectos tales como método de fabricación, costo, confiabilidad, utilidad y seguridad. El diseñador debe confiar en su habilidad analítica y entretenimiento en la ciencia de la ingeniería para lograr sus objetivos.

En este punto del estudio es muy necesario entender que el modelo escogido y cálculos subsecuentes son realmente hechos en forma aproximada. Por tanto, debe completamente conocerse las diferentes suposiciones y limitaciones (por ejemplo, linealidad, homogeneidad, etc.), que se hicieron en la obtención de las ecuaciones usadas en el estudio de la ciencia de la ingeniería. El diseñador, en su afán de aplicar las ecuaciones adecuadas a su modelo matemático, podrá hacerle grandes simplificaciones que realmente no representen el caso real.

Por tanto, es muy importante tener en mente que un buen diseño está basado en una buena teoría, como al mismo tiempo enfatizando que los números resultantes al aplicar la teoría son meramente "parque de bala", le proporcionará al ingeniero de diseño bases racionales muy importantes para su trabajo. Infortunadamente no todos los tópicos en el diseño tienen bases analíticas firmes para el trabajo que hacen. En tales casos, dependen de enfoques semirracionales o empíricos para la selección de un problema o selección de un elemento de diseño.

1 .3.4 CONFIABILlDAD

los productos de consumo y maquinaria industrial son intensamente evaluados en confiabilidad de operación y vida esperada. Aun cuando los usuarios particulares e industriales siempre siguen ciertos programas de confiabilidad, los productos de consumo reciben la mayor atención y publicidad.

Una de las bases más importantes para la confiabilidad del producto es su diseño y es lógico que el diseñador deberá conocer algunas pautas a seguir.

En el artículo titulado "A Manual of Reability" (Tangerman, E.G.) se da la siguiente definición de confiabilidad: "Confiabilidad es la posibilidad de que un dispositivo ejecute sin fallas una función específica bajo ciertas condiciones dadas por un periodo de tiempo conocido". De esta definición, se denota que un análisis completo y cabal de confiabilidad, involucra estudios de estadística y de teoría de probabilidad. Debido a las limitaciones de espacio, no es posible entrar en un estudio detallado de esta materia.

1 .3.5 SEGURIDAD

Como en el caso de confiabilidad, el equipo y la maquinaria deben estar diseñados de tal manera que sean seguros tanto para el operador como para la comunidad que lo rodea.

8


En el enorme complejo industrial se tiene desde hace tiempo el punto de vista del hombre común referente al problema general del equipo y seguridad en maquinaria, en lo que respecto al operario y 01 empleado de la planto. El diseñador puede jugar un papel extremadamente importante en proporcionar seguridad adecuada al trabajador proporcionándole los medios necesarios para su seguridad en las posibles etapas del diseño.

Uno lista breve de puntos que el diseñador debe considerar para darle seguridad 01 operario de equipos, es lo siguiente •

./ Se deben proporcionar cubiertos o protecciones a los componentes en movimiento próximos 01 operario

./ Los portes que puedan causar daño 01 operario (por ejemplo, indumentario que pudiera engancharse en algo) no deberán ser lanzadas por el equipo •

./ El diseño debe ser tal que poro cualquier tipo de ajuste, lubricación o mantenimiento general pueda realizarse con poca dificultad o peligro .

./ El equipo o maquinaria deberá estar sin trabajar hasta en tanto, manos, pies, brazos o alguna otra parte de su cuerpo del operario esté en la zona de trabajo .

./ Deben evitarse esquinas y orillas puntiagudas

./ El equipo eléctrico debe estar adecuadamente protegido y aterrizado

./ Deberá proporcionarse (si se requiere) ventilación natural o forzada en caso de que la atmósfera esté contaminada con humos, olores u otras partículas .

./ Deberán tomarse precauciones para evitas exponerse o varias formas de radiación.

Esta lista indíca solamente una pequeño parte de los riesgos que un diseñador debe evitar poro proporcionar seguridad adecuada. Para coda diseño específíco el ingeniero deberá instruirse a sí mismo con respecto a los peculiaridades singulares de su problema refiriéndose a los códigos y/o estándares apropiados.

1 .3.6 TRANSPORTADORES

1.3.6.1 Transportadores Helicoidales

Este tipo de transportadores mueven los ingredientes a través de un conducto cerrado mediante el movimiento de un helicoide que se encuentra en el interior.

Son recomendados poro transportar grandes cantidades de producto, pero no cuentan con un vaciado total, por lo que cierta cantidad de ingrediente permanece dentro del conducto.

No se recomienda transportar alimento terminado en forma de gránulos y migajas porque lo fricción puede fraccionar el producto.

Los transportadores helicoidales comunes se utilizan para transportar ingredientes en forma horizontal y hasta con 300 de inclinación, aunque existen algunos que permiten el transporte vertical.

Por su forma helicoide se conocen también como transportadores de tornillo, sinfín o bazooka.

9

Diseño de un Sistemo de Acople y Tronsporte en un Módulo de Eloboroción y Encojetillodo de Cigorrillos en uno Tobocolero.

Fig. 1-2

1.3.6.2 Transportadores de Dragas

los transportadores de dragas o de cadena se dividen en dos tipos: de paletas o de barras.

El funcionamiento de este tipo de transportadores es mediante una cadena de tracción que corre a lo largo del conducto, en la cadena se encuentran las paletas o barras que son las que mueven a los ingredientes.

El diseño permite que el vaciado sea completo y la agitación y segregación del alimento es mínima, por lo que se puede utilizar para transportar grandes cantidades de producto evitando el fraccionamiento de este.

El movimiento de esos transportadores es horizontal y acepta hasta 45° de inclinación.

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Fig. 1-3 a, b, c

1.3.6.3 Transportadores de Banda

Estos transportadores funcionan mediante una banda sobre la cual se transporta el producto. Sirven para transportar materiales en forma horizontal o ligeramente inclinado. El vaciado es completo y se utilizan para transportar materias primas a grandes distancias (de 30 a 150m) a relativamente bajo costo. la banda puede ser metálica cubierta con algún material antiderrapante para evitar que el producto se caiga o poliéster para la industria alimenticia. ./

10

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1.3.6.4 Transportadores Vibratorios

Este tipo de transportadores están formados por una base sólida la cual mediante movimientos vibratorios transporta los ingredientes.

Usualmente se utilizan para transportar pallets o producto terminado. Se utiliza en forma horizontal y es de fácil limpieza.

Fig. 1-5

1.3.6.5 Transportadores Neumáticos

El principio de estos transportadores es utilizar aire para mover los ingredientes por medio de succión, presión o una combinación de ambos, el material transportado es aspirado por un extremo del transportador y arrojado por el otro.

Es común el uso de estos transportadores para descargar materias primas de contenedores o vehículos.

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Fig. 1-6

11


1.3.6.6 Elevador de Cangilones

Este transportador es el medio más eficiente para subir ingredientes en forma vertical. Consta de una banda transportadora en la que se encuentran los cangilones, la cual se mueve gracias a una polea.

Los ingredientes suben dentro de los cangilones y en la parte superior del elevador se descargan de manera gravitacional o centrífuga.

Se pueden transportar en ellos materias primas y productos terminados casi de cualquier tipo, excepto materiales pegajosos o de gran compactación que dificulten su vaciado.

Fig. 1-7

12


1 .3.7 REDUCTORES DE VElOCIDAD

Los reductores de velocidad generalmente se utilizan en plantas industriales para reducir la velocidad entre un motor y la parte impulsada por el mismo. Esta reducción de velocidad en el reductor puede ser parcial o completa tal como lo muestra la Fig. 1 -8. Cuando la reducción es parcial, se emplea otro medio para reducir la velocidad, frecuentemente transmisiones de banda en V o transmisiones de cadena. Cuando el reductor realiza la reducción completa, el eje de entrada del reductor va acoplado al motor impulsor y el eje de salida va acoplado directamente a la máquina impulsada.

Los reductores utilizados en plantas industriales varían en su tamaño, de reductores de potencia menor de un caballo, de reducción sencilla, a reductores de reducción múltiple que pesan toneladas, impulsados por motores de más de cien caballos de fuerza. Generalmente es el fabricante del equipo, que suministra la máquina, el que determina el tamaño, tipo y selección del reductor utilizado con un componente específico de equipo. Si una planta compra un reductor, la selección del reductor normalmente está a cargo del ingeniero de planta. También es posible consultar al departamento de mantenimiento para determinar si se desea un reductor específico.

Motor Reductor

Máquina

Reducción Completa

Motor Reductor

Máquina

Reducción Parcial

Fig. 1-8

1.3.7.1 Definiciones de Redudores

Conviene revisar algunos términos utilizados para describir las piezas móviles, el diseño y la selección de reductores.

A.- Tqmaño

Los reductores se describen en función a su tamaño. A menudo, el tamaño de la unidad es un indicio de la distancia entres los centros del eje de entrada y el eje de salida. El sistema de numeración utilizado para describir el tamaño del reductor es determinado por el fabricante.

13


El tamaño real de un reductor es función de su potencia mecánica nominal y su relación de transmisión. Una potencia nominal alta requiere engranajes de coro más ancho, mayor distancio entre centros, ejes y cojinetes más pesados, y uno cojo más fuerte de uno unidad de potencio nominal boja. Además, uno unidad con una relación de transmisión alto será de mayor tamaño que una con una relación de transmisión boja, aunque las potencias nominales sean iguales.

8.- Potencia Mecónica

La potencio mecánica nominal de un reductor, nos indica cuanta potencio mecanlca, la unidad puede transmitir con ciertas condiciones dadas. Este valor es función de la velocidad y del par reductor, tal como en el coso de los motores. El valor del par es determinado por lo capacidad mecánica de los engranajes, el eje, los cojinetes y la caja. La variable principal es la velocidad. Al bajar la velocidad, aumenta la potencia y viceversa siempre y cuando sea a un mismo por.

c.- Potencia Térmica

Un reductor tiene un régimen térmico que se refiere o la potencia que la unidad puede transmitir en funcionamiento continuo sin un aumento excesivo de temperatura. La potencia térmica nominal puede ser más alta o más baja que la potencia mecánica nominal.

D.- Capacidad de Sobrecargo

Principalmente son los factores de desgaste, que dependen directamente de la superficie y dureza del diente, los que determinan la capacidad de sobrecarga continua. La capacidad de sobrecarga intermitente es determinada por la resistencia de los dientes de engranaje. Muchas unidades de engranaje pueden aceptar cargas máximas equivalentes al 200 por ciento de la potencia nominal indicada por el fabricante, si no se producen por períodos de más de unos pocos minutos en 10 horas de operación. (Esto se basa en las normas de los fabricantes)

E.- Fador de servicio

El factor de servicio es determinado por el estado y la cantidad de carga y no por la capacidad de la unidad (también es posible llamarlo factor de servicio de carga) El factor de servicio de carga). El factor de servicio de base estandarizado por AGMA (American Gear Manufacturer s Association), Asociación Americana de productores de Engranajes, es de 1 .00. Otros factores de servicio son 1.25, 1.75, 2.00, 2.25 y 2.50. Los fabricantes de reductores siguen normas estándar al establecer la potencia y el par nominales de sus reductores.

F. Relación de Transmisión

La relación de un reductor de engranajes es simplemente la relación de la velocidad de entrada a la velocidad de salida. Se calcula mediante la formula

RPM de entrada = Relación RPM de Salida

14


Una relación de transmisión es un factor que tiene poco significado por sí mismo. Se la utiliza principalmente junto con la velocidad de entrada para determinar el resultado final, es decir, la velocidad de salida.

G.- Unidades de reducción sencilla

Presentan los tipos más simples de disposición de reducción de engranajes. Hay sólo dos componentes, a saber, el Piñón impulsor, cuyo eje se conecta a alguna forma al motor impulsor, y el engrane impulsado cuyo eje generalmente es el eje de salida de la unidad de engranes. Estos dos componentes de engranes se combinan para formar un tren de engranes de reducción sencilla.

1.3.7.2 Reductores de Ejes Concéntricos

los reductores de Ejes concéntricos son uno de los tipos más comunes utilizados en la industria. Probablemente usted ya haya visto algunos reductores de este tipo en su planta. Tal vez sepa, además que también se los llama reductores en línea, Motores de engranaje y Motorreductores. Es posible utilizar correctamente cualquiera de estos nombres.

los reductores concéntricos pueden ser impulsados por un motor, o por otros medios. Si se trata de un reductor concéntrico, el motor puede estar montado en la misma base que el reductor, o montado en una base atornillada al reductor mismo. Además, algunos motores tienen montaje integral con el alojamiento del reductor concéntrico, es decir, forman parte del alojamiento. Se ilustra un tipo de reductor concéntrico en la Fig. 1-9

Fig. 1-9

Básicamente, los alojamientos de reductores son de hierro fundido, acero fundido o acero soldado, según el fabricante. Cada tipo de alojamiento tiene sus propias ventajas específicas. los ejes (entrada y salida) del reductor normalmente van montados en una línea central común, pero son de construcción partida. El eje partido es necesario para permitir las dos velocidades diferentes de los dos ejes. la transferencia de fuerza y reducción de engranajes ulterior entre los ejes partidos se obtienen mediante el uso · de ejes intermedios o ejes locos. Generalmente su montaje es descentrado (a un lado o hacia abajo) en relación a los ejes de entrada y de salida. En el caso de una unidad de reducción sencilla, los ejes de entrada y de salida se colocan en la misma línea vertical, pero con un eje longitudinal horizontal diferente.

15

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en una Tabacalero.

La mayoría de los reductores de ejes concéntricos se pueden instalar en unidades estándar, de reducción sencilla hasta reducción cuádruple. Tal como se muestra en la ilustración, el reductor concéntrico cuenta con bloques o patas de montaje en el fondo o base del reductor. Es posible montar los reductores con los ejes en posición horizontal (derechos girados) o lateral en un muro. También se los puede montar con . el eje vertical a través de sus montajes normales de patas. Además, se fabrican soportes con formas especiales para la mayoría de los reductores, que permiten montarlos con el eje vertical sobre una superficie.

1.3.8 FAJAS O CORREAS

Los Mandos de correa, son mandos causados por fricción. Transmiten potencia por medio de contacto entre la correa y las poleas de mando y mandada.

Para que las correas transmitan potencia, dependen de:

1 .- La tensión que mantiene a la correa unida a las poleas 2.- La fricción que existe entre la correa y las poleas 3.- El arco de contacto (o "envolvimiento") entre la correa y las poleas 4.- La velocidad de la correa

Las correas normalmente se usan para transmitir potencia entre dos ejes paralelos, pero son flexibles y pueden ser usadas para una variedad de aplicaciones distintas.

Ventajas de los correos

./ Las correas no requieren lubricación

./ Los mandos de correas generalmente hacen menos ruido

./ Las correas planas pueden ser usadas donde se tienen distancias entre centros extremadamente largas, hacen impráctico el uso de mandaos de cadena

./ Las correas planas tienen mayores ventajas para velocidades altas .

./ Los mandos de correa sencillos, aceptan mayor desalineamiento que los mandos de cadena.

Desventajas de las correos

./ Las correas se dañan más fácilmente con el aceite, grasa y color

./ Las correas no pueden ser usadas donde se requiere una sincronización o velocidad (a menos que se use una correa de sincronización especial)

1.3.8.1 Correas de Sincronización

Las correas de sincronización (Fig. 1-10) combinan la acción de cadena y rueda dentada con la simplicidad de las correas planas.

Esencialmente son correas planas con dientes, igualmente espaciados en la superficie, y en contacto con una polea dentada.

16


Como elemento básico para el acarreo de la carga, existen en el interior de la correa, cables continuos de acero entrelazados en forma de espiral. Un respaldo de neopreno y dientes, son adheridos a los cables de acero para proporcionar resistencia al rompimiento y protección contra el polvo, aceite, y humedad Igual que los mandos por engrane y cadena, estos mandos requieren de un alineamiento preciso de las poleas y además deber ser fabricados de una sola pieza sin fin.

Ventajas de las correas de sincronización

./ No existe patinaje ni variación de velocidad

./ Los dientes son rígidos pero a la vez flexibles longitudinalmente, reduciendo el estiramiento

./ Se requiere muy poco mantenimiento

./ Amplio rango de carga y velocidad, desde una fracción de caballo de potencia hasta 45 kilovatios .

./ Las cargas que reciben los cojinetes son los más bajas que cualquier mando de correa, debido a su acción positiva por medio de dientes •

./ Compacto y de alta capacidad, debido a que las poleas son pequeñas, los centros son cortos, y las correas angostas

./ Eficiente mecánica porque no existe fricción, se reduce la tensión inicial y tiene una construcción delgada •

./ Alta relación de potencia y peso.

Fig. 1-10

1.3.9 POLEAS

Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de lo fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de lo fuerza aplicado a través de lo cuerdo. Sin embargo, con un sistema de poleas móviles (también llamado polipasto) sí es posible obtener una ventaja o ganancia mecánica, que matemáticamente se define como el cociente entre la fuerzo de solido (cargo) y lo fuerzo de entrada (esfuerzo).

17


En el caso ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número total de poleas.

La transmisión por correas plano dentadas de la Fig. 1 -1 O, es un concepto nuevo de la ingeniería actual, que ha sido probado y aceptado por la industria en general. Combina las ventajas de la transmisión a cadena y engranaje con las de poleas, pero sin las limitaciones que generalmente van asociadas con estos tipos de mandos tradicionales. No estiran, no hay contacto entre los metales, no se lubrican.

Los mandos por correas y poleas dentadas, tienen una amplia gama de aplicaciones y pueden utilizarse desde pequeñas a máximas potencias y de velocidades mínimas hasta más de 18.000 rpm.

Este tipo de transmisión (Fig. 1-1 1) posibilita un importante ahorro de peso y espacio sin sacrificio de eficiencia. Es adaptable a cualquier tipo de transmisión, desde máquinas electrónicas de última generaclon a la maquinaria industrial más pesada. Las correas y poleas dentadas están diseñadas y fabricadas con suma precisión. La distancia entre dientes, profundidad de dientes, ancho y demás medidas son exactas, de acuerdo con las normas establecidas.

Fig. 1- 11

Los materiales utilizados para la fabricación de estas correas, están vulcanizados en unidades, firmes, flexibles y de un poder de transmisión extraordinarios, logrados en base a los conocimientos técnicos y experiencia, resultado de diez años de dedicación en la materia. Están diseñadas poro evitar el calentamiento y la marcha es silenciosa y de rendimiento eficiente, como se indico en la Fig. 1-1 2

Las poleas dentadas, emplean el uso del cono tipo morse partido, donde así lo permite el diámetro del eje, para facilitar la colocación y extracción de la polea.

Las correas plano dentadas están construidos de una manero revolucionaria adoptando el principio de tracción dentado. El dentado moldeado de la correa est6 d lseHado para coincidir en forma axial con las ranuras de las poleas.

El dentado está diseñado paro entrar y salir de las ranuras en forma de rozamiento suave, casi sin fricción, trabajando en un amanera similar al dentado de engranajes. El perfil dentado de la correa es el resultado de años de ensayos y evolución continua.

18


Las correas plano dentadas no derivan su gran resistencia en su espesor; al contrario, son extremadamente delgadas, con dientes y con alma de fibra de vidrio, acero, que le imparten la gran habilidad de agarre y tiraje.

La relación entre la correa plano dentada y su polea dentada, es similar a la de cadena y su función.

Fig. 1 -1 2

1.3.10 ENGRANAJES

Engranaje es una rueda o cilindro dentado empleado para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. (Fig. 1-1 3) Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas pl anas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.

El engranaje más sencillo es el engranaje recto, una rueda con dientes paralelos al eje tallados en su perímetro. Los engranajes rectos transmiten movimiento giratorio entre dos ejes paralelos. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se deseo que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada denominado 'rueda loco' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. La ruedo loca gira en sentido opuesto al eje impulsor, por lo que mueve al engranaje impulsado en el mismo sentido que éste. En cualquier sistema de engranajes, la velocidad del eje impulsado depende del número de dientes de cada engranaje. Un engranaje con 10 dientes movido por un engranaje con 20 dientes girará dos veces más rápido que el engranaje impulsor, mientras que un engranaje de 20 dientes impulsado por uno de 10 se moverá la mitad de rápido. Empleando un tren de varios engranajes puede variarse la relación de velocidades dentro de unos límites muy amplios. Los engranajes interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes. La cremallera (barra dentada plana que avanza en línea recta) funciona como uno rueda dentada de radio infinito y puede emplearse paro transformar el giro de un piñón en movimiento alternativo, o viceversa. Los engranajes cónicos, así llamados por su forma, tienen dientes rectos y se emplean para transmitir movimiento giratorio entre ejes no paralelos.

19


Fig. 1 - 1 3

1.3.10.1 TERMINOLOGfA DEL ENGRANAJE RECTO

Los engranajes rectos se utilizan para transmitir potencia y movimiento angular entre ejes paralelos. Como puede verse en la Fig. 1-1 3, los dientes son cortados paralelos al eje de la flecha en la que van montados. Al más pequeños de los dos engranes apareados se le llama piñón, y al mayor de éstos generalmente se le llama engrane. En la mayor parte de las aplicaciones, el piñón es el elemento motriz y el engrane es el impulsado.

En las Figuras 1 - 14 Y 1 - 1 5 se muestran las definiciones y propiedades geométricas más importantes de engranes rectos de dientes internos y externos. El poso circular, p, de un engrane recto está definido como la distancia, sobre el círculo de paso, desde un punto en el diente hasta el punto correspondiente del diente adyacente. El paso diametral está definido por el número de dientes del engrane dividido entre el diámetro del círculo de poso.

De acuerdo a estos definiciones se tienen los siguientes ecuaciones:

P = TId

N,.

Donde p = paso circular en pulgadas; d número de dientes del engrane

P = N,. D

Donde P = Poso diametral, y Pp = TI

diámetro del círculo en pulgadas; y N,

El paso diametral determina el tamaño relativo del diente del engrane. Para que dos engranes trabaje juntos deben tener el mismo paso. Cuando dos engranes están engranados, la distancia entre los centros de los mismos es igual a la mitad de la suma de sus diámetros de paso. la ecuación es:

20


"10

Engr.ne tnt.rlm ~ __ .... 20 diM110.

4/6 pela di.metra! 10'

Fig. 1 - 14

Hotgllf. ~A---.."...,:::::: Punto de paso

•

DiAmlfro d.e dfCulo do bale

PiMn

12 dientes

4/5 P"o (hmetral 20"

1.3.10.2 Ley fundamental de engranamiento y relación de velocidad

Para que dos engranajes engranen y mantengan una relación de velocidad constante, éstos deben satisfacer la ley fundamental del engranamiento. Esta ley puede establecerse como sigue: La forma de los dientes de un engrane debe ser tal que la normal común en el punto de contacto entre dos dientes debe pasar siempre a través de un punto f;;o sobre le línea de centros. Cuando dos engranes que están engranados satisfacen la ley fundamental, se dice que éstos producen una acción conjugada.

La relación de velocidad mencionada en conexión con la ley fundamental se define como la relación de velocidad angular del engrane impulsado a la velocidad angular del engrane motriz. O dicho de otra manera, es la relación entre la velocidad angular a la salida dividida entre la velocidad angular a la entrada. De acuerdo al a definición anterior es obvio que la relación de velocidad es menor a 1 cuando el piñón es el motriz y mayor a 1 cuando el motriz es el engrane.

rv = W2

Wl

Donde: rv = relación de velocidad W = velocidad angular, rad/s n = Velocidad angular, rpm NI = Número de· dientes D = diámetro del circulo de paso, plg

El subíndice 1 de la ecuación se refiere al engrane motriz y el subíndice 2 de la ecuación se refiere al engranaje impulsado.

21


Fig. 1-1 5

""",,,,1<, ,1' II I4>:'IMI (o .

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1.3.11 COJINETES O BALEROS DE RODAMIENTO

Es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre éste y se mueve sobre el cual se apoya. Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, estos cojinetes no necesitan lubricación, ya que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista. Sin embargo, como la velocidad de giro del eje no es nunca exactamente constante, las pequeñas aceleraciones producidas por las fluctuaciones de velocidad producen un deslizamiento relativo entre bola y pista. Este deslizamiento genera calor. Para disminuir esta fricción se lubrica el rodamiento creando una película de lubricante entre las bolas y la pista de rodadura.

Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas alternativamente a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan un calor de histéresis que habrá que eliminar. Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor.

22


1.3.11.1 Rodamientos rígidos de bolas

Robustos, versátiles y silenciosos. Pueden funcionar a altas velocidades y son fáciles de montar. Los rodamientos de una hilera también están disponibles en versiones obturadas; están lubricados de por vida y no necesitan mantenimiento. Los rodamientos de una hilero con escote de llenado y los de dos hileras son adecuados para cargos pesadas. (Fig.1-16)

Rodamientos de bolas a rótula

Insensibles a la desalineación angular. También disponibles en versiones obturadas y lubricadas de por vida, para un funcionamiento sin mantenimiento. Los rodamientos montados en manguitos de fijación y alojados en soportes de pie SKF proporcionan unas disposiciones económicas.

Rodamientos de sección estrecha

Son compactos, rígidos y ahorran espacio. Pueden soportar cargas combinadas. Uno variedad de diseños ISO y de sección fija ofrece gran flexibilidad poro diseñar disposiciones de bajo peso y bajo rozamiento. También disponibles en versiones

obturadas para un mantenimiento sencillo.

Fig. 1 -1 6

1.3.11.2 Mantenimiento

Paro que un rodamiento funcione de un modo fiable, es indispensable que esté adecuadamente lubricado con el objeto de evitar el contacto metálico directo entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y los jaulas, evitando también el desgaste y protegiendo las superficies del rodamiento contra la corrosión por tanto, la elección del lubricante y el método de lubricación adecuados, así como un correcto mantenimiento, son cuestiones de gran importancia.

1.3.11.3 Inspección y limpieza de rodamientos:

Como todos los piezas importantes de un maquina, los rodamientos de bolos y de rodillos deben limpiarse y examinarse frecuentemente. Los intervalos entre tales exámenes dependen por completo de las condiciones de funcionamiento. Si se puede vigilar el estado del rodamiento durante el servicio, por ejemplo escuchando el rumor del mismo en funcionamiento y midiendo la temperatura o examinado el lubricante, normalmente es suficiente con limpiarlo e inspeccionarlo o fondo una vez al año (aros, jaula, elementos rodantes) junto con las demás piezas anexas al rodamiento.

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Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encaietillado de Cigarrillos en una Tabacalera.

Si la carga es elevada, deberá aumentarse la frecuencia de las inspecciones; por ejemplo, los rodamientos de los trenes de laminación se deben examinar cuando se cambien los cilindros.

Después de haber limpiado los componentes del rodamiento con un disolvente adecuado (petróleo refinado, parafina, etc.) deberán aceitarse o engrasarse inmediatamente para evitar su oxidación. Esto es de particular importancia para los rodamientos de máquinas con largos periodos de inactividad.

Algunos tipos de casquillos se presentan a continuación

./ Casquillos De Fricción libres De Mantenimiento

./ Casquillos de fricción libres de mantenimiento, principalmente para funcionamiento en seco .

./ Casquillos de fricción de escaso mantenimiento. Engrase necesario.

1.3.11.4 Nomenclatura

Las designaciones completas de los rodamientos y de sus componentes y accesorios, se componen de una designación básica que puede ir acompañada por una o más designaciones adicionales.

La designación básica consta generalmente de una identificación del tipo de rodamiento (integrada por una cifra, una letra o por una combinación de letras), además de la designación de la serie y la identificación del diámetro del agujero, por ejemplo 23216 o UN 212. Las designaciones adicionales van colocadas delante de la designación bósica (prefijo) o a continuación de ésta (sufijo). Los prefijos sirven para identificar los componentes del rodamiento. Los sufijos se usan para identificar los diseños (o variantes) que de alguna manera difieren del diseño original o que difieren del diseño correspondiente a la norma de producción en vigor.

A continuación, se da un listado de las designaciones más utilizadas y se indican sus significados.

Prefi;os:

GS Arandela de alojamiento de un rodamiento axial de rodillos cilíndricos .

./ K Corona de rodillos (jaula con rodillos) de un rodamiento axial de rodillos cilíndricos .

./ K- Aro interior con corona de rodillos (cono) o aro exterior (copa) de un rodamiento de rodillos cónicos pertenecientes a las series de la norma AFBMA (Anti-Friction Bearing Manufacturers Association), Asociación de productores de Cojinetes, y generalmente con las dimensiones en pulgadas

24


Sufijos:

Cuando la designación de un rodamiento consta de varios sufijos, su orden viene determinado por los siguientes agrupamientos: diseño interno, diseño externo, la jaula, otras características del rodamiento.

Los sufijos del cuarto grupo (otras características) van precedidos de una barra inclinada que los separa de la designación básica o del sufijo que los precede.

Diseño interno: A, B, C, D, E.

Diseño externo: CA, CB, CC,-2F,-2FF, G, GA, GB, GC, -2Z, Entre otros.

1.3.12 EJES

Los ejes de la Fig. 1-17 soportan elementos de máquinas, en reposo o giratorios, como son poleas de correa, ruedas dentadas, rodetes, tambores y similares. Pueden estar en reposo, girando las piezas de máquinas que sustentan, o pueden girar, arrastrando dichas piezas. Soportan esfuerzos de flexión y transmiten momentos torsionales.

Fig. 1-17

Los ejes con orificios longitudinales en el centro se llaman ejes huecos (Fig. 1-17). Las partes de los ejes que giran en los apoyos se llaman gorrones o muñones. Los ejes cortos se denominan también ejes bulones o solamente bu Iones.

Para la transmisión de fuerzas entre grupos móviles de accionamiento y de trabajo, se emplean también ejes flexibles. Están formados por almas de varias capas que se conducen por el interior de un tubo flexible, metálico, que los protege (figura 1- 18). En general, los ejes se construyen de aceros El empleo de aceros aleados, cuando existen esfuerzos oscilantes (flexión alternativa), solamente es ventajoso si no existen efectos de entalladura, ya que los aceros de alta resistencia son sumamente sensibles a este tipo de esfuerzos. Para la elección de los aceros pueden también ser determinantes las condiciones de corrosión.

Fig. 1-1 8

25


Los ejes rectos de hasta 150 mm de diámetro se obtienen generalmente de perfiles redondos torneados, descortezados o estirados en frío, y los de diámetros superiores, o a veces escalonados, se obtienen de piezas forjadas por mecanización con arranque de viruta. Los gorrones y escalones se terminan, según las exigencias, con un torneado de precisión, rectificado, pulido a presión, prensado o lapeado. Cuando han de estar sometidos a esfuerzos elevados pueden también recibir un temple superficial (el núcleo debe permanecer blando), y un súper acabado.

Los ejes construidos de aceros aleados de alta resistencia, no son más rígidos que los fabricados de aceros de construcción en general, ya que ambos tipos de material tienen igual módulo de elasticidad.

Cuando son huecos, con diámetro de agujero de 0,5 d, pesan un 25 % menos que si fueran macizos, sin embargo, conservan aproximadamente el 95 % del momento resistente.

Los ejes muy revolucionarlos, a partir de n = 1500 rpm., deben ser rígidos, tener apoyos fijos y estar equilibrados. Para evitar los desplazamientos axiales, deben fijarse mediante escalones (tope lateral en el cojinete), anillos de retención o anillos de seguridad.

1 .3.1 3 VELOCIDAD ANGULAR

La velocidad angular es la magnitud medida por el cociente entre el ángulo descrito por el radio vector y el tiempo empleado en describirlo.

B 0=-

t

w se mide en rad/s.

Cuando el ángulo barrido es un ángulo de giro igual a 2P, el tiempo empleado es un período, pudiéndose escribir que:

2fr 0=-

T

La velocidad angular es el ángulo recorrido en la unidad de tiempo. Sea w este ángulo. Si un móvil animado de movimiento circular describe el arco MoM= a en un tiempo t, la

a w=-

velocidad angular t siendo R el radio de la trayectoria circular y v la velocidad lineal, se demuestra que:

v = Rw y w se, expresa en radianes.

Posición angular, q

En el instante t el móvil se encuentra en el punto P. Su posición angular viene dada por el ángulo q, que hace el punto P, el centro de la circunferencia C y el origen de ángulos O.

26


El ángulo q, es el cociente entre la longitud del arco s y el radio de la circunferencia r, q=s/r. La posición angular es el cociente entre dos longitudes y por tanto, no tiene dimensiones.

e

Fig. 1-1 9

/ r /'

/

/

p

8 I'--''--------i O

Velocidad angular, w

En el instante t' el móvil se encontrará en la posición p' dada por el ángulo q '. El móvil se habrá desplazado Dq=q , -q en el intervalo de tiempo Dt=t'-t comprendido entre t y t '.

Fig. 1-20

P'

P

~.I....L-__ -! O e

Se denomina velocidad angular media al cociente entre le desplazamiento y el tiempo.

b.tl < ú,>=li,

Como ya se explicó en el movimiento rectilíneo, la velocidad angular en un instante se obtiene calculando la velocidad angular media en un intervalo de tiempo que tiende a cero.

Iim 6.0 dO

<21= -=-.,-> o 6.1 dI

27


1 .3.1 4 AUTOMATIZACIÓN

1.3.14.1 Nociones de automatización Industrial

1.3.14.1.1 Que quiere decir automatizar un proceso

Automatizar un proceso industrial es hacer que este dependo en menor grado de lo intervención humano poro ejecutor los operaciones o funciones de uno formo autónomo.

1.3.14.1 .2 Ventajas de Automatizar un proceso

./ Mejora lo eficiencia del proceso: o Uso de dispositivos que permiten un ritmo de trabajo más rápido y

repetitiva que el de uno persono (por ejemplo brazos mecánicos, bandos transportadoras •.•

O Uso de dispositivos que disminuye el desperdicio de materia primo (por ejemplo dispositivos de dosificación o pesado)

./ Aumento la seguridad del proceso o Uso de dispositivos y/o equipos que realizan toreos que puedan resultar

peligrosas a una persona (por ejemplo movimientos peligrosos, manipular substancias peligrosos)

./ Mejoro lo calidad del producto o Uso de dispositivos y/o equipos que permiten realizar toreos de forma

más exacto que si los realizara una persono)

1.3.14.1.3 Desventajas de lo automatización

./ Se necesito de uno inversión inicial fuerte poro poder implementarla y esta no siempre esta al alcance de todas las industrias

./ los beneficios de lo automatización se ven o mediano y largo plazo

./ lo automatización acarreo gastos de capacitación poro el personal

1.3.14.1.4 Campos de aplicación de lo automatización

./ la automatización se utiliza típicamente para cualquier torea que no requiero del criterio de decisión de uno persono. El trabajo de un abogado defensor en un juicio es un ejemplo de tarea que nunca podría ser automatizado. lo automatización nunca sustituye el criterio de decisión de uno persono .

./ lo automatización es ideal poro toreas repetitivos o peligrosos.

1.3.14.2 Sistemas de mando y de trabajo

lo producción de uno industrio se logro gracias o máquinas. El funcionamiento de éstas puede entenderse dividiéndolos en los siguientes elementos.

a. Elementos de recolección de información acerca del proceso i. Sensores: temperatura, presión, nivel, posición de los partes de lo

máquina, etc. ii. HMI (Human Machine Interfase) Interfase Hombre Máquina,

hongos de emergencia, pulsadores, manijas)

28


b. Elementos de mando y control que recogen la información acerca del proceso, la procesan y envían órdenes.

i. Arreglo de contactores, PlCs, sistemas distribuidos ii. Elementos de maniobra reciben las órdenes de los elementos de

mando para traducirla a los actuadotes. Contacto res, válvulas c. Actuadotes que efectúan el trabajo

Recolección de Información

i. Motores, cilindros neumáticos ii. Válvulas hidráulicas iii. Bombas hidráulicas

Procesadores

/ Controladores

Elementos de Maniobra q I Actuadores

~(~----------------------------~) ~(----------------+)

Sistema de control Sistema de trabajo

Fig. 1-21

Medios de Trabajo

Son las diferentes fuentes de energía que hacen posibles la activación del sistema de trabajo.

l. Electricidad: movimiento de un motor eléctrico o calentamiento de una resistencia. 2. Hidráulica: Movimiento de un pistón 3. Neumática: Movimiento de un pistón, actuadores giratorios. 4. Vapor: como medio para calentar otras cosas 5. Combinación de estos medios.

Medios de control

Son las diferentes formas para hacer funcionar un sistema de control

l. Mecánica: Juego de levas o engranajes 2. Electricidad: Contacto res, microswitchs, seccionadores, pulsadores y manijas. 3. Electrónica: PlC's, tarjetas dedicadas a una tarea específica, variadores

digitales de frecuencia, arrancadores electrónicos, controladores de temperatura. .

4. Neumática: Válvulas y presostatos.

29


1.3.14.3 Relees!

Elemento formado por uno o más contactos cuya forma de accionamiento es electromagnética. Maneja corrientes bajas (hasta lOA aproximadamente)

Bobino Relee con un Relee con un Relee con varios contactos contacto NA contacto NC NCv NA

i i"i" 31

9 1

~t c?Al c?Al Kx Kx Kx ------- -------

A2 A2 A2 A 2

14 24 32

Fig. 1-22

1 .3.14.4 Contactor:

Elemento formado por uno o más contactos cuya forma de accionamiento es electromagnética. Puede manejar corrientes elevadas (hasta 200 A aproximadamente). Los contactos podemos dividirlos en dos, los de potencia y los de mando. Los de potencia sirven para permitir o impedir el flujo de corriente hacia los elementos de trabajo. Los de control sirven para armar el sistema de control que va a mandar al elemento de trabajo.

Fig. 1-23

Contactar con dos contactos auxiliares NA.

2 4 6 14 24

1.3.14.5 Temporixadores con retardo a la conexión

Tipo de relee que ejercita uno o más contactos con un retardo a la conexión ajustable, por lo que los contactos se ejercitan un instante después de que la corriente eléctrica hoya llegado al accionamiento. Una vez la corriente eléctrica deje de fluir por el accionamiento, los contactos se desactivan inmediatamente. Este retardo se logra gracias a un dispositivo eléctrico o electrónico conectado a la bobina

30

42


Bobina con retardo a lo conexión

Fig. 1.24

Relee con retardo a la conexión con un contacto NA

r

1.3.14.6 Protecciones y Guarda Motor

Relee con retardo a la conexión con un contacto NC

Relee con retardo o lo conexión con un varios contactos NA y NC

31 41

14 24 32 42

Las protecciones son dispositivos que protegen a otros dispositivos contra sobrecargas y cortos circuitos principalmente.

Un Guarda motor protege las tres líneas de un sistema trifásico contra corto circuitos y sobrecargas. Se utiliza para proteger elementos individuales (un motor, una resistencia)

1.3.14.7 Sensor

Dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente.

Sensor Fotoeléctrico:

Existen cuatro componentes básicos para cualquier tipo de sensor fotoeléctrico:

1. Fuente de luz 2. Detector de luz 3. Lentes 4. Dispositivo conmutador de salida

Fuente de Luz: Un diodo emisor de luz (LEO - Light emitting diode) es un semiconductor

de estado sólido que emite luz cuando una corriente es aplicada.

Los LED están hechos para emitir una específica longitud de onda o color de luz. La infrarroja, rojo visible, verde y azul son LEO utilizados como fuentes de luz (emisor) en muchos sensores fotoeléctricos.

En muchas aplicaciones, un visible as de luz es necesitado para ayudar a configurar o confirmar la operación correcto de un sensor. El rojo visible es el más eficiente para esto aplicación. Los LED rojo, azul, amarillo son también usados en aplicaciones especiales donde especifica color o contraste de color para ser detectados.

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Estos componentes son resistentes y fiables, operando a amplios rangos de temperatura y son resistentes a daños por golpe o vibración.

Detedor de luz: Un foto detector es el componente usado para detectar la fuente de luz. Un fotodiodo o fototransistor es un robusto dispositivo de estado sólido que provee un cambio en la corriente conducida dependiendo de la cantidad de luz detectada. Los foto detectores son más sensibles a determinada longitud de onda de luz. El espectro de respuesta de un foto detector determina esta sensibilidad a diferentes longitudes de onda en el espectro de luz. Para permitir una sensibilidad eficiente, el LED y el foto detector deben corresponder al similar o igual espectro.

Lentes: El LED típicamente emite luz y el foto detector es sensitivo a la luz sobre una amplia área. Los lentes son utilizados con LED y todo detectores para estrechar esta área. Como el área es estrechada, el rango del LED o foto sensores es incrementada, esta da como resultado el incremento de la distancia de censado.

Dispositivo de salida: Una vez se ha detectado un suficiente cambio de nivel de luz, el sensor foto eléctrico conmuta un dispositivo de salida para proveer una interfase a una máquina lógica.

Muchos tipos de salidas discretas y variables hay disponibles con sus fortalezas y debilidades entre los cuales podemos mencionar

v' Relee electromecánico v' FET (Field effect transistor) v' Power MOSFET (Metal oxide semiconductor Field Effect Transistor) ./ TRIAC ./ Transistor NPN/PNP v' Salida Análoga

1.3.14.8 Control con PLC

El PLC (Progrmmable logic controller) es definido como un dispositivo que recibe señales eléctricas normadas, las cuales evalúa y procesa una secuencia de instrucciones para dar por resultado señales eléctricas de salida (Fig. 1-25).

Señales de entradas

~_-"A~ __ ...... ( \

Elementos que reciben información

Fig. 1-25

PlC

32

Señales de salida

___ -~A~--~ ( \

Elementos de maniobra


Para configurar, programar, compilar la secuencia de instrucciones es indispensable una unidad programadora, dicho aparato puede ser según su capacidad una PC, PC industrial, Hand Held o un módulo integrado sobre el PlC El equipo a utilizar dependerá de la capacidad y complejidad del PlC

Estructura de un PLC

El PlC está formado por los siguientes componentes:

./ Fuente de voltaje

./ CPU

./ Módulos de entradas digitales

./ Módulos de salidas digitales

./ Módulos de entradas analógicas

./ Módulos de salidas analógicas

./ Módulos de aplicaciones especiales: comunicación, conteo, control PID, control lógica difusa.

El equipo no debe contar con todos los módulos arriba indicados para ser llamado PLC. Los componentes listados arriba corresponden a los dispositivos físicos (Hardware) de un sistema, dependiendo de lo complejo de dicho sistema en proporción igual será la cantidad de componentes del PlC

Existen dispositivos compactos en los cuales están integrados un conjunto básico y limitado de dispositivos físicos, por lo regular están integrados: CPU, fuente de voltaje, módulo de entradas y salidas digitales. Estos dispositivos son llamados Micro-PlC (Fig. 1 -26).

Módulo de entradas digitales (DI)

Fuente CPU

Módulo de salidas digitales (DO)

Fig. 1-26

los PLC modulares pueden estar compuestos de cada uno de los dispositivos mencionados anteriormente a diferencia de cada módulo o componente es un encapsulado individual y están integrados o conectados a través de un elemento común llamados bastidor o rack. El bastidor cuenta con receptor por módulo y éste permite la conexión a un bus común que esta conectado al CPU.

33


Módulos

----------------------~----------------------r ~ Bastidor

Fuente CPU DI DO Al AO ~

4~ I

Bus

Fig. 1-27

Estructura del CPU

la memoria del programa de aplicación (el) es donde está almacenada la secuencia o programa de usuario y esta memoria puede ser volátil o no volátil. Cuando es del tipo volátil, el Ple cuenta con una batería de soporte para mantener alimentado dicho componente. La memoria de imágenes de entrada (O) es donde se almacena el estado de las entradas. La memoria de imágenes de salida (O) es donde se almacena el estado de las salidas. La memoria de datos internos (CI) es donde se almacena la información interna utilizada para el soporte o ayuda de la operación del programa o secuencia de instrucciones. El microprocesador es el que se encarga de ejecutar los programas o secuencia de instrucciones ingresados por el usuario.

34


Fig. 1-28

Memoria de datos

Imágenes de Entrada

" ,:, ":.' ' ,r. . ' ;1',. , " . '

." ",l','

." ) M.icroprocesador <;,:,.:: ::.r', ': ':' , .

Imágenes de Salida

35

Memoria de aplicaci6n o Droarama


MARCO JI

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Tabacalera es una empresa que se dedica a la producción de cigarrillos para el consumo masivo. Lo producción total de lo planto está dividido en dos procesos. Proceso Primario tiene lo responsabilidad de efectuar lo preparaclon y acondicionamiento de lo hebra, y Proceso Secundario que es en donde se elaboran y se encajetillan los cigarrillos.

Proceso Secundario está conformado por varios módulos productivos, cada módulo está compuesto por uno elaboradora y una encajetilladora. De manera uniforme, los módulos están automatizados a excepción del proceso de transportar los cigarrillos que salen de las Elaboradoras hacia las Encajetilladoras. Este último proceso es responsable de provocar ciertas no conformidades, que son defectos físicos y visuales de los cigarrillos previos a ser encajetillados. Estos índices de Calidad son Auditados siguiendo procedimientos y requerimientos de la casa matriz y por tal motivo surge la necesidad de automatizarlo.

Actualmente el proceso para trasladar los cigarrillos se ejecuta por medio de carros transportadores en donde se colocan bandejas plásticas las cuales son llenadas en los Elaboradoras y posteriormente llevadas hacia el módulo de empaque y descargados en las tolvas de los encajetilla dotas. La operación de colocar los bandejas en los carros, trasladar los carros y descargar las bandejas en la tolva de las encajetilladotas es manual y por ello se tiene la manipulación directo del personal con los cigarrillos, lo que puede provocar que la calidad del cigarrillo sea afectado, siendo ese el problema a resolver.

Se le llama conjunto de acople y transporte puesto que unirá los módulos de elaboración y encajetillado que actualmente trabajan por separado y al momento de automatizar el proceso quedarán acoplados por medio del transportador de cigarrillos.

Paro el diseño del conjunto transportador de cigarrillos es necesario realizar un estudio preliminar de la distribución física y ubicación de la maquinaria instalada. Conocer los distintos componentes mecánicos, neumáticos y electrónicos, así como los distintos accesorios que en ellos sean necesarios utilizar. Es por ello que en el marco teórico se debe sintetizar las característicos de estos componentes así como los criterios de selección, el análisis de las operaciones y los procesos. Poro el funcionamiento óptimo del conjunto o sistema transportador de cigarrillos se deben de tomar en cuenta todas las variables que inciden sobre dicho conjunto en el diseño, como lo son la longitud del cigarro, volumen de cigarrillos o ser transportados, distancia entre elaboradora y encajetilladora así como los materiales con que estará fabricado el mismo.

Observando que para realizar el diseño del conjunto transportador de cigarrillos para automatizar el módulo de producción incluye el anólisis de diferentes áreas importantes dentro del negocio, y asegurarnos que el proyecto es beneficioso para la Tabacalera surge la interrogante ¿Cual es el procedimiento para automatizar el proceso de transporte de cigarrillos en un módulo de Elaboración y Encajetillado en una Tabacalera?

36


2.1 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

2.1.1 Generales

• Diseñar un elemento de transporte que reemplace una actividad manual dentro de un módulo de elaboración y encajetillado de cigarrillos.

• Utilizar los componentes, accesorios mecánicos, eléctricos y electrónicos que se encuentran en el mercado para la construcción del transportador

2.1.2 Específicos

• Mejorar la calidad de los cigarrillos, al sustituir exactamente el transporte manual por uno automatizado para evitar totalmente la manipulación de los cigarros dentro de un lote de producción

• Reducir las no conformidades físicas y visuales de los cigarrillos para disminuir los índices auditados y estar en los rangos permisibles por parte de la casa motriz.

• Evitar las posibles confusiones de marcas de cigarrillos que se pueden derivar por el transporte de los carros con bandejas de una elaboradora hacia una encajetilladora.

• Asegurar que la carga de las tolvas de las encajetilladoras siempre sea constante y no corra peligro de paros innecesarios por falta de cigarrillo.

• Reducir el volumen de producto rechazado por no conformidades (Punta Vacía y columna arrugada) en el cigarrillo detectados en el proceso de control de calidad en el módulo de encajetillado.

2.2 HIPÓTESIS

No es necesario plantear hipótesis debido a que la investigación que se llevará a cabo es de tipo descriptivo. (Achaerandio, 1995)

2.3 VARIABLES

• Configuración del Cigarrillo

• Formato de Cajetillas

• Volumen de Cigarrillos elaborados por minuto

• Volumen de Cigarrillos Encajetillados por minuto

• Velocidad de Transporte

• Distancia entre elemento elaborador y elemento encajetillador

2.4 DEFINICIÓN DE VARIABLES

2.4.1 Configuración del Cigarrillo:

• Conceptual: Disposición o característica de las partes o elementos que componen un cuerpo u objeto y le dan su peculiar figura. (www.oceano.com)

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• Operacional: Se le conoce a la configuración del cigarrillo a la longitud del cigarro expresada en milímetros. Dependiendo de la longitud del cigarrillo así será el ancho de la bando transportadora a diseñar

2.4.2 Formato de Cajetilla:

• Conceptual: Cantidad de producto que puede ser contenido en un espacio predeterminado. Tamaño especifico de un cuerpo u objeto. (www.oceano.com)

• Operacional: En el mercado las cajetillas de cigarros se venden en dos presentaciones, de 10 Y 20 cigarrillos, por lo cual se define como la cantidad de cigarrillos que pueden ser contenidos en una cajetilla dependiendo de su presentación.

2.4.3 Volumen de Cigarrillos producidos por minuto:

• Conceptual: Es la magnitud física que expresa el espacio que ocupa un cuerpo. La unidad de medido de volumen en el Sistema Métrico Decimal es el metro cúbico, aunque el SI, también acepta (temporalmente) el litro y el mililitro que se utilizan comúnmente en la vida práctica. (Serway, 1993)

• Operacional: Se define como la cantidad de cigarrillos que produce una elaboradora por minuto y que influye directamente en la velocidad del transportador para alimentar adecuadamente la tolva de la encajetilladora

2.4.4 Volumen de Cigarrillos Encajetillados por minuto:

• Conceptual: Es la magnitud física que expresa el espacio que ocupa un cuerpo. La unidad de medida de volumen en el Sistema Métrico Decimal es el metro cúbico, aunque el SI, también acepta (temporalmente) el litro y el mililitro que se utilizan comúnmente en la vida práctico. (Serway, 1993).

• Operacional: Se define como la cantidad de cajetillas que se producen por minuto; influirá directamente en el volumen de producción de cigarrillos puesto que dependiendo la velocidad de encajetillado así será lo necesidad de unidades de cigarrillos que ingresen a lo tolva de la encajetilladora.

2.4.5 Velocidad de Transporte:

• Conceptual: La velocidad define la capacidad de movimiento de un determinado cuerpo en un tiempo especifico con dirección y sentido, la velocidad puede ser expresada en distintas dimensionales dependiendo el sistema de medición utilizado (Ej., Metros por segundo o Pies por segundo) (Serway, 1993)

• Operacional: El conjunto o sistema transportador deberá llevar una cantidad adecuado de cigarrillos desde la elaboradora hacia la encajetilladora poro que las condiciones de los volúmenes de cigarrillos producidos y encajetillados sean exactas, Por lo cual se llamará velocidad de transporte a la razón del movimiento en un tiempo determinado de cigarrillos a través de la bando de transporte para llegar hasta lo tolva de alimentación en uno encajetilladora.

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Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Ciqarrillos en una Tabacalera.

2.4.6 Distancia entre elemento elaborador y elemento encajetillador

• Conceptual: Se denomino distancio o lo longitud del comino más corto entre dos entidades. Desde un punto de vista formol, poro un conjunto de elementos X se define distancio como cualquier función binaria desde un punto a hasta un punto b. (Beer, Ferdinand y Johnston, Russel . 2001)

• Operacional: En los módulos productivos se tienen diferentes longitudes entre los elaboradoras y encajetilladoras debido a la ubicación y distribución de la maquinaria instalada. Por ello se denomina distancia a la longitud de separación entre una elaboradora y una encajetilladora que influirá directamente en el cálculo de los materiales, componentes mecánicos, eléctricos y accesorios que el diseño requerirá.

2.5 ALCANCES Y LIMITES

El presente trabajo se centra en el diseño de un sistema de acople y transporte a ser implementado en un módulo de elaboración y encajetillado de cigarrillos. El estudio contempla el análisis de la maquinaria, componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y accesorios a utilizar paro la implementación. Describe detalladamente el proceso del diseño.

El diseño es adecuado específicamente para la maquinaria que se utiliza en la tabacalera poro elaborar y encajetillar cigarros en el formato Soft Pack por lo que habrá que hacer ciertas modificaciones poro ser instalado en otros tipos de maquinas que tengan propósitos similares.

Debido a que el presupuesto con el que se cuenta para contemplar los materiales y maquinaria se hizo un diseño óptimo para tales condiciones, sabiendo que existen mejores diseños en otras afiliadas que manejan similar tecnología.

Se pretende disminuir los índices de las no conformidades producidas por la manipulación del cigarrillo generada por el transporte manual de los cigarrillos. Lo automatización del proceso impactará en gran medida a la mejora de la calidad e higiene de los cigarrillos

El diseño de este elemento mecanlco pudo responder a las necesidades de Proceso Secundario para transportar los cigarrillos desde la elaboración hasta el encajetillado que puede encontrarse normalmente en industrias que se dedican exclusivamente a la fabricación de maquinaria poro tabacaleras.

El trabajo no incluye el análisis financiero ni de costo de fabricación del elemento transporta dor.

Este es un proyecto que se limita o la ejecución del diseño y su funcionamiento mecánico y el análisis lógico de su automatización. No se hoce referencia al cálculo de las cargos distribuidas uniformemente sobre la estructura poro el análisis de la resistencia de los materiales para ,su soporte.

El diseño contempla únicamente el diseño del transportador, las partes del que consto y su funcionamiento mecónico, no abarca el diseño del acabado final en lo que se refiere a las puertas abatibles y las portes fijas que deben ser transparentes del panel frontal del transportador.

39


2.6 APORTES

A la Industria Guatemalteca, El proyecto representa la logística para efectuar el análisis del diseño de un elemento transportador que incluye componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y neumáticos utilizados para trasladar producto de un proceso a otro. Será de gran utilidad para todo aquel guatemalteco que tenga el deseo de implementar un sistema estructural con características y fines similares, sirviéndole como un instrumento que le ayude a optimizar sus recursos.

A la Universidad Rafael Landívar, como referencia bibliográfica para futuras investigaciones que se desarrollen en esta entidad educativa.

A los Catedráticos y Alumnos, como fuente de información que puede ser útil para presentar soluciones a problemas reales relacionados en la industria guatemalteca, además de servir como refuerzo en asignaturas de las carreras de ingeniería.

40


MARCO m MÉTODO

3.1 UNIDADES DE ANALlSIS

La unidad de análisis de la investigación fue un sistema de acoplamiento, transporte y almacenamiento de cigarrillos (RESY) instalado en un módulo de elaboración y encajetillado. La selección de este sistema se debió a que es el elemento que más se adaptó a las necesidades de la planta y a los equipos en ella instalados.

3.2 INSTRUMENTOS

Los instrumentos que se utilizaron para el diseño del sistema de transporte fueron los siguientes:

3.2.1 Cintra Métrica: Se utilizó para tomar las medidas entre la maquinaria a acoplar así como paro tomar las medidos que se desarrollaron en el sistema transportador.

3.2.2 Calibrador Vernier: Sirvió para tomar las medidas de los elementos mecánicos más pequeños del transportador poro su diseño en planos.

3.2.3 Manuales de fabricantes de Transportadores: Se utilizaron para tomar las ideas primarias de diseño así como para observar el tipo de elementos mecánicos, electrónicos, neumáticos, etc. Que se utilizan poro su construcción.

3.2.4 Plano de la distribución de la planta: Se necesitó para visualizar cual ero lo posición del equipo en ese momento instalado y así determinar lo distribución de los servicios (Aire comprimido, electricidad) que el transportador necesitaba poro su correcto funcionamiento. Además de dimensionar la estructura mecánica del transportador.

3.2.5 Especificaciones de los fabricantes de transportadores: Sirvieron para poder seleccionar los distintos tipos de materiales que cumplan con los requerimientos para el diseño del transportador.

3.2.6 Criterios de diseño basados en Diseño de Máquinas. Teoría y Práctica de Deutschman, Michaels y Wilson. Se tomaron en cuenta poro cerciorarse que la selección de los elementos de construcción del sistema de transporte eran los más apropiados para su diseño.

3.2.7 Aulocad 14: El paquete de software se utilizó para lo creación de los juegos de planos del elemento de transporte

3.2.8 Internet: Se consultó para facilitar la recopilación de la información ya que en los casos en los que las referencias bibliográficas eras escasas se recurrió a este medio ya que es la forma más eficiente de contar con información de los propios fabricantes de la maquinaria y los elementos que en ellas utilizan.

41


3.3 PROCEDIMIENTO:

3.3.1 Se dio a conocer el proceso actual, explicando paso a paso las actividades que se deben de llevar a cabo en los equipos de los 2 módulos productivos de elaboración y empaque. También se justificó en que parte del proceso se realizaría la automatización del sistema.

3.3.2 Se procedió a efectuar el análisis del proceso para detallar y explicar específicamente los cambios que traerían consigo la automatización al implementar el conjunto transportador (Link Up) que une los módulos de elaboración y empaque de cigarrillos.

3.3.3 Se dimensionó el espacio físico de la planta para determinar las medidas reales que el elemento transportador (Link Up) debe de tener para su correcto funcionamiento. Se consultaron los planos de la planta para detallar los elementos mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos, etc., que se necesitan para su diseño.

3.3.4 Se procedió a realizar el análisis de los elementos, mecánicos y eléctricos del conjunto transportador.

3.3.5 Se realizaron cálculos para determinar las Revoluciones por minuto (RPM) necesarias del transportador para que la velocidad de transporte de los cigarrillos concuerde con el caudal de salida en el módulo de elaboración y el caudal de entrada en el módulo de empaque. Con este dato se procedió a dimensionar los elementos motrices del transportador

3.3.6 Se procedió a realizar la descripción de los materiales utilizados para el diseño de los elementos mecánicos del transportador de cigarrillos.

3.3.7 Se realizó un cuadro resumen en donde se listaron las especificaciones y las cantidades de los materiales y elementos a utilizar en el diseño del transportador

3.3.8 Se realizó el diseño del transportador tomando en cuenta todos los elementos (mecánicos, eléctricos, electrónicos), así como los sistemas de acople que éste debía de llevar para unirse con los equipos de elaboración y encajetillado del cual está conformado el sistema.

3.3.9 Se procedió a detallar el proceso de la automatización del sistema de acople y transporte de cigarrillos presentando las condiciones de operación del transportador así como la secuencia de operación y los diagramas de conexión de mando y conexión de potencia. Se presentó además la rutina lógica que rige al programa PlC.

3.3.10 Se realizó el análisis y discusión del resultado final de la investigación

42


MARCO IV

RESULTADOS

4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ACTUAL

Una línea de producción está compuesta por un módulo de elaboración y otro módulo de empaque de cigarrillos. Se hará mención de cada módulo por separado para una mejor comprensión del proceso.

El módulo de elaboración de cigarrillos (Fig. 4- 1) está compuesto actualmente por 3 equipos. El primero de ellos es el que forma la columna y corta los cigarrillos Posteriormente los cigarrillos son trasladados al segundo equipo que se le denomina Agregadora de Filtros. Aquí es donde a los cigarrillos se le añaden los filtros que provienen de un módulo aparte. Finalmente los cigarrillos ya terminados son trasladados a un tercer equipo, el cual se encarga de colocarlos en bandejas plásticas para su posterior apilamiento por medio de carros que se encargan de transportar dichas bandejas hacia el módulo de empaque.

Llenador de Bandeias (3)

Elaboradora de cigarrillos (1)

Agregadora de Filtros (2)

Fig. 4-1 Planta

El módulo de empaque de cigarrillos (Fig. 4-2) de igual forma está compuesto de 3 equipos. Para efectos de la investigación únicamente se hará énfasis en las actividades del primer equipo ya que es en éste donde se reciben los cigarrillos para ser encajetillados. La recepción de lo~ cigarrillos se ejecuta por medio de una tolva que encarrila y ordena los cigarros dependiendo del tipo de configuración 20's o 10's.

Encajetilladoro de Cigarrillos

Fig. 4-2 Planta

Este trabajo de investigación se centrará en automatizar el proceso del transporte de los cigarrillos, desde la elaboradora de cigarrillos hasta la encajetilladora.

43


4.2 ANÁLISIS DEL PROCESO

El sistema de acoplamiento (link up) se hará por medio del elemento o conjunto transportador que irá desde la elaboradora de cigarrillos hasta la tolva de recepción de la encajetilladora. Es importante hacer mención que tanto la elaboradora como la encajetilladora tienen rendimientos iguales, por lo cual tienen flujo de masas iguales y trabajan en una relación 1: 1

El Layout de los módulos productivos (Elaboración y Empaque de cigarrillos) que actualmente están instalados en la planta se aprecian en la Fig. 4-3.

Carrito Transportador de [ill- ___________ _ bandejas ) 1

'-!t llenador de Bandejas • I I I

1.., ,Q-LJ UJr

Módulo de Elaboración Módulo de Empaque

Fig. 4-3 Planta

r-

l t

[

El llenador de bandejas alimenta al carrito transportador, que traslada las bandejas llenas de cigarrillos hasta el módulo de empaque, específicamente hasta el equipo que se encarga de encajetillar los cigarrillos.

llenador de Bandejas

•

Módulo de Elaboración

Fig. 4-4 Planta

\Y I

In UJ T

Carrito Transportador de

bandejas

-I I L -....

[

Módulo de Empaque

~

Tal y como se mencionó en la parte 4.1, este trabajo de investigación se centra en la automatización del proceso del transporte de cigarrillos, desde el módulo de elaboración hasta el módulo de empaque de cigarrillos. Esto se obtiene con la instalación de un módulo de transporte de cigarrillos aéreo (link up) que transportará los cigarrillos desde el equipo que agrega los filtros a la columna de cigarrillo hasta el equipo que encajetilla los mismos. Con esto se sustituye al proceso de llenado de bandejas por lo que se elimina el equipo llenador de bandejas y el carrito de transporte manual de bandejas de cigarrillos.

44


Con el proceso se obtiene la siguiente modificación

/ Encojetilladora de Clllarrillos

Agregadora de Filtros I

Módulo de Elaboración Módulo de Empaque

Fig. 4-5 Planta

En la figura 4-5 se observa que se eliminó el equipo llenador de bandejas y también el Carrito transportador. El diseño del elemento transportador (link up) es lineal por lo que se tendrá que realizar una rotación de 900 el módulo de elaboración, para que la agregadora de filtros quede en paralelo y en el mismo eje horizontal con la encajetilladoro de cigarrillos (Fig. 4-60. Y Fig. 4-6b).

Agregadora de Filtros

Encajetilladora de Cigarrillos

/ I I

lb3~~~ Transportador de I Cigarrillos (link Up)

Fig. 4-60 Planta

o

Agregadora de Filtros

Fig. 4-6b Elevación

Transportador de Cigarrillos (link Up)

45

Encaletlllodoro de CiQorrlllos


Salida y Entrada de Cigarrillos:

Por el posicionamiento, la configuración y sentido de la instalación de los módulos de elaboración y empaque, los cigarrillos salen del equipo agregador de filtros en sentido inverso con relación a la posición que deben de tener a la entrada de la tolva .de la encajetilladora. Por tal motivo en el diseño del transportador se tiene que considerar que en algún momento del recorrido del transportador se debe de dar un giro de 1 800

a los ' cigarrillos, para que queden alineados con la tolva de ingreso en la encajetilladora tal y como se ilustra en la Fig. 4-7

Fig.4-7

Giro d .. 180· .. n .. 1 transportador

Sentido de los cigarrillos al salir del m6dulo d .. Elaboración

Sentido de los cigarrillos al .. ntror 01 m6dulo d .. Empaqu ..

El Proceso de giro de los cigarrillos que se ilustra en la Fig. 4-7 se realizará con la implementación en el transportador de una espiral en el descenso de los cigarrillos hacia la tolva de la encajetilladora. (Fig. 4-8)

][--

Fig.4-8

'Poslclón d .. 1 M&conlsmo que girará los cigarrillos 1 80·

Elemento Transportador

4.3 DIMENSIONAMIENTO Del elEMENTO TRANSPORTADOR

En la Fig. 4-9a se aprecia las dimensiones (vista en planta) de los espacios definidos que se encuentran entre los módulos de elaboración y empaque de cigarrillos. El espacio intermedio es el pasillo para el paso de los operadores y mecánicos de la planta.

Es importante hacer mención que en Proceso Secundario existen varios módulos como el expuesto en este tema de investigación que están instalados uniformemente, es decir que los módulos están alineados uno con otro y así sucesivamente. Por tal motivo no se puede modificar la posición de los equipos ya que esto alteraría el lay Out de la planta y perjudicaría los intereses económicos de la empresa, por que se tendrían que movilizar los demps módulos y alinearlos con relación al módulo automatizado. Por lo tanto se deben de dejar y respetar los espacios que antes estaban disponibles para la colocación de los carritos bandejeros. Esto implica tener un transportador de mayor tamaño longitudinal para cubrir los espacios tanto en el módulo de elaboración como en el módulo de empaque.

46

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encaletlllado de Cigarrillos en una Tabacalera.

~ Agreg

11-

I b

adara de Filtras

~

!. 2.00 + 14

Fig. 4-90 Planta

1.80 + 4.80

'.00 -! -1

Encaletilladora de

CiRarrillos I I

la vista en elevación Fig. 4-9b ilustra las diferentes alturas que hay que tomar en cuenta para realizar el diseño del transportador. Dichos alturas son los siguientes:

1.- Altura de lo solido de cigarrillos en el equipo agregadora de filtros en el módulo de elaboración

2.- Altura mínima que tiene que tener el transportador para que el pasillo quede libre de cualquier inconveniente de poso de materiales y/o personas.

3.- Altura de lo tolva de ingreso a lo encajetilladora en el módulo de empaque. A partir de esto se debe de diseñar lo espiral de giro de los cigarrillos, lo que va o influir en lo altura total del transportador.

2.50 m

2.15 m

1.70 m

!. 2.00 m + 1.80 m + l.ooJ

I ~ -1 4.80 m

Fig. 4-9b Elevación

47


4.4 ANÁLISIS DE LOS ELEMENTOS DEL CONJUNTO TRANSPORTADOR (Link Up)

4.4.1 Lámina principal de soporte

Se le llama lámina principal de soporte a la base lateral del transportador. Esta nos dará el soporte necesario para instalar todos los elementos mecánicos y eléctricos que lleva este diseño. (Ver plano No. 1 en Anexo Al.

4.4.2 Rodo de transporte

Se le llama rodo de transporte al elemento por el cual rodará la faja principal de transporte de cigarrillos. El rodo de transporte girará libremente por su propio eje y servirá de guía y base longitudinal, para que la faja de transporte de cigarrillos deslice sobre éste.

Se tienen 3 tipos de rodos de transporte en el transportador de cigarrillos.

1.- Rodo Transportador Motriz Superior

El rodo transportador Motriz superior es el que se encarga de transmiti r movimiento a los rodos conducidos de la banda transportadora superior y a su vez transmite potencia al rodo transportador motriz inferior. El movimiento lo recibe por medio de una fa ja dentada que está unida directamente de la polea motriz principal que se encuentra a la salida del Motorreductor. Consta de una polea dentada de doble diámetro. El primer diámetro es la polea dentada que está conectada directamente a la polea del motorreductor y el segundo diámetro es la polea que transmite potencia al elemento de transmisión secundario. (Ver plano No. 2a Anexo Al.

2.- Rodo Transportador Motriz Inferior

El rodo transportador Motriz inferior es que se encarga de transmitir movimiento a los rodos conducidos de la banda transportadora inferior. El movimiento lo recibe por medio de un engrane que está unido a un elemento de transmisión secundario conformado por un eje doble de engrane y polea dentado. Dicho elemento de transmisión está conectado por medio de una faja dentada que está unida a la polea doble del rodo transportador motriz superior.

La razón de ser del elemento de transmisión secundario mencionado anteriormente es invertir el sentido de rotación del rodo motriz inferior y así tener el mismo sentido lineal de los rodos superiores e inferiores en el transportador. Esto se obtiene debido al juego de engranajes que une el elemento de transmisión secundario y el rodo motriz inferior. (Ver plano 2b anexo Al

3.- Rodos Conducidos

Los rodos conducidos son el que recibe el movimiento por medio de la faja de transporte de cigarrillos que es impulsada por la tracción de los rodos motrices. la función de estos es únicamente girar libremente para dar soporte y paso a la banda de t ransporte. (Ver plano No. 2c Anexo Al

48


4.4.3 Guía de Soporte

Se le llama guía de soporte a la lámina que servirá para dar soporte a la faja en los tramos en donde no se encuentre en contacto con los rodos transportadores. La faja se deslizará libremente sobre la lámina y cargará con el peso de los cigarrillos. Esta guía impedirá que los cigarrillos sean desalineados provocados por una posible deflexión de la faja de transporte. Es importante hacer notar que cuando las fajas de t ransporte estén nuevas se creará una fricción que en su momento desaparecerá por lo no significativa de la misma. (Ver plano No. 3 Anexo A)

4.4.4 Bases del transportador:

Se le llama base del transportador a los postes que soportarán el peso del transportador y que van instalados en el piso. Estas bases se harán de tubo cuadrado según la especificación detallada en la sección 4.5. Las bases serán unidas a la plancha lateral del transportador. (Ver plano No. 4 Anexo A)

4.4.5 Elemento Motriz del transportador

Se le llama elemento motriz al responsable de dar movimiento a las bandas o f ajas transportadoras de cigarrillos. La función se realizará por medio de un motorreductor (Motor eléctrico con caja reductora incorporada) que conectará la polea motriz principal a la salida del reductor a la polea doble del rodo motriz superior.

(Ver plano No. 5 Anexo A)

4.4.6 Sensor de Accionamiento

Se le llama sensor de accionamiento al elemento electrónico que tiene como fin validar el transporte de cigarrillos al detectar que la banda transportadora tiene una cantidad de cigarrillos adecuada para iniciar el movimiento, desde la salida del módulo de elaboración hacia la entrada del módulo de empaque.

4.4.7 Espiral de rotación de cigarrillos

Se le llama espiral de rotación de cigarrillos al elemento responsable de girar 180° la dirección de los cigarros que están siendo transportados en el Link Up. Esta espiral estará ubicada específicamente en el descenso de los cigarrillos del transportador hacia la tolva de entrada de la encajetilladora.

Cuando el transportador de cigarrillos esté vacío se tendrá que utilizar una esponja moldeable para ayudar a que los cigarrillos no desciendan por gravedad por que se tendría el inconveniente que se desordenarían los cigarrillos, y no entrarían alineados para su correcto direccionamiento a la tolva de cigarrillos. Por tal motivo se necesita de utilizar esta esponja para bajar los cigarrillos desde la parte más alta del inicio del descenso de los cigarrillos en el transportador hasta la entrada de la tolva .

Posteriormente que el transportador esté completamente lleno de cigarril los, la esponja no será necesaria, puesto que los mismos cigarrillos sirven de soporte y dan dirección a los cigarrillos que están entrando a la espiral.

49


Estará fabricada con lámina de plexiglás y tendrá la forma de una espiral cúbica que estará en poslclon vertical, perpendicular con respecto del movimiento del transportador.

4.4.8 Bandas de transporte y Fajas motrices

Se le llama Banda de transporte al elemento por el cual los cigarrillos son transportados desde el módulo de elaboración hasta el módulo de empaque. las bandas estarán montadas prácticamente en todo el recorrido del transportador sobre los rodos motrices y conducidos por lo que una de sus funciones es unir y permitir que los rodos conducidos tengan movimiento al estar conectados con los rodos motrices superior e inferior respectivamente; la trayectoria de las bandas de transporte van desde el link up de la agregadora de filtros hasta el inicio del descenso de los cigarrillos en la posición No. 2 de la Fig. 4-9b. (Pagina 47) En esta posición estará instalado la espiral de descenso de rotación de los cigarrillos. Esta faja tiene que tener especificaciones de grado alimenticio ya que los cigarrillos por ser productos de consumo deben de estar totalmente libre de impurezas (sección 4.5).

El elemento transportador (Link Up) tendrá dos bandas de transporte, una inferior y una superior. la función de la banda inferior es cargar con el peso y trasladar los cigarrillos. Para que el peso de los cigarrillos no deforme la banda, esta banda estará soportada por medio de las guías de aluminio (Sección 4.4.3). la función de la banda superior es delimitar la cantidad de cigarrillos permisibles para que sean trasladados y evitar excedentes durante la trayectoria del transportador. Además servirá como soporte de traslado por su idéntica rotación con respecto a la banda inferior.

Se le llama Faja motriz 01 elemento que permitirá la unión de la polea motriz principal a la salida del motorreductor a las poleos de los rodos transportadores motrices. Dichas fajas son de características dentadas (sección 4.5). para la especificación del material.

(Ver Plano No. 6 Anexo A)

4.4.9 Panel de control y mando

El panel de control y mando es aquel en donde estarán ubicados el switch central de encendido y apagado. Apagado rápido por emergencia y el PlC del transportador. Este PlC permitirá que el transportador sea inteligente y esté sincronizado con respecto a la agregadora de filtros y la encajetilladora de los módulos de elaboración y empaque. De cigarrillos. El PlC permitirá tener un Timer para retardar la orden de accionamiento cuando el transportador esté en la etapa de llenado de cigarrillos. El PlC recibirá la instrucción de avance de las bandas cuando los dos módulos estén trabajando y de paro cuando al menos un módulo pare por falla. (Referirse a la sección 4.9 para ver en detalle el proceso de automatización del transportador).

4.4.10 Lámina para contacto de Cigarrillos

lo lámina para contacto de cigarrillos tendrá las mismas dimensiones de lo lámina de Aluminio utilizada · para la lámina principal de soporte. Será de Acero Inoxidable ya que ésta tiene propiedades fisicas más apropiadas para mantener la higiene en los cigarrillos además de tener una superficie más lisa, lo que permitirá tener menos fricción con el rozamiento de los cigarrillos en la trayectoria de los cigarrillos.

50

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetil lado de Cigarrillos en uno Tabacalero.

4.4.11 Carátula frontal del transportador

Para mantener la visibilidad de los cigarrillos en todo el trayecto del transportador, así como de preservar la limpieza de los cigarrillos, se requiere tener una carátula frontal la cual por las características mencionadas anteriormente será transparente. Esto se logrará con plástico transparente para hacer puertas y placas frontales que estarán atornilladas a la lámina principal de transporte por medio de angulares de metal y bisagras para que puedan ser abiertas en caso sea necesaria la reparación de cualquier problema del transportador, así como para efectuar los respectivos mantenimientos preventivos y/o correctivos del mismo.

4.5 CÁLCULOS DEl ElEMENTO MOTRIZ PRINCIPAL DEl ELEMENTO TRANSPORTADOR DE CIGARRilLOS.

4.5.1 Rendimiento Módulo Elaboración

I Cantidad de cigarrillos Elaborados: I 4800 cigarrillos/min.

4.5.2 Rendimiento Módulo Empaque

Cajetillas por minuto: 240 Cajetillas/minuto Cantidad de cigarrillos por cajetilla: 20 Cigarrillos cajetillas Total de cigarrillos encajetillados: 4800 Cigarrillos/minuto

4.5.3 Conclusión:

Los módulos de elaboración y empaque de cigarrillos cuentan con rendimientos iguales, por lo cual trabajan 1: 1, es decir con idéntico flujo de masas.

4.5.4 Datos Técnicos

Largo Cigarrillos: 83 mm. - 100 mm. (Máximo) Diámetro Cigarrillos: 7 mm.

Salida de Motorreductor 57 RPM Velocidad de la banda de salida de 60 mt./min. (Lectura Tacómetro) cigarrillos en el Módulo elaboración

Cantidad de cigarrillos a transportar: 4800 cigarrillos/min.

Longitud Aproximada Banda Longitud Horizontal de la banda: 4.60 mt Transportadora. Referencia Sección 4.8 Longitud Vertical de la banda: 1.00 mt

Longitud total de la banda: 5.60 mt Altura entre fajas de transporte: 65 mm. Diámetro Polea Motriz (Salida 36 mm. Motorreductor)

51


4.5.5 Cálculo de la Velocidad de Banda Transporte

La altura entre Bandas de transporte es 65 mm, los cigarrillos tienen un diámetro de 7 mm, por lo que caben cómodamente 7 cigarrillos posicionados verticalmente al formarse la columna de cigarrillos que van a transportarse entre el espacio delimitado por la banda inferior y la banda superior del transportador. (Fig. 4- 10)

Bando transporte Superior Columna de Cigarrillos

--,---.,..,-,..,....,...,..../ 7 Cigarrillos

65 mm.

Bando Transporte Inferior

Fig. 4-10

Por lo tanto la velocidad que tendrá que tener las bandas transportadoras en el conjunto transportador para trasladar 4800 cigarrillos desde el módulo de elaboración hasta el módulo de empaque esta dada por:

V Transportador = V banda salida Elaboradora -+ 60 mt ¡mino 8.57 mt/min. No. Cigarrillos 7 cigarrillos

Razonamiento:

60 mt/min. es la velocidad que tiene la faja a la salida de la elaboradora para entregar 1 cigarrillo linealmente. El transportador tal como se menciono anteriormente, puede llevar aproximadamente 7 cigarrillos apilados verticalmente en lo alto del transportador que estó dado por el espacio que delimitan las fajas transportadoras (Superior e inferior). Por lo tanto, por cada cigarrillo entregado en el módulo de elaboración se estarón acumulando 7 cigarrillos en la banda transportadora.

4.5.6 Cálculo del Diámetro de los Rodos Motrices

La Fig. 4-11 se muestra el conjunto motriz principal que está conformado por el motorreductor y el Rodo motriz superior.

Fig. 4-11

C

1JJ--------,A Poleo Rodo motriz Suoerior

52

Poleo Motorreductor


Para encontrar el diámetro del rodo motriz superior e inferior se debe de encontrar primero la velocidad angular de la polea del rodo motriz superior (B), que será la que estará conectada directamente con la polea del motorreductor (A) por medio de una faja dentada. Ver Fig. 4-11

o A = 36 mm = 3.6 cm. = 0.036 mt. W A (Salida Motorreductor) = 57 RPM

Se tiene la formula: V = W r

VA=WA * rA W A= 57 Rev./Min. * 2TT rad. W A= 358.1415 rad./min.

la velocidad tangencial en A es igual a la velocidad tangencial en B por que están unidas por la misma faja. Entonces se tiene

Para encontrar la velocidad angular en la polea B se tiene que ingresar un radio cualquiera en la polea B. Se supone un diámetro de 60 mm lo que nos da un radio de 30 mm.

WB=VA/rB~ WB=WA * rA/rB ~ (358.1415 Rad./min.) (0.018 mt) 0.030 mt

1QB = 214.88 Rad. / mino

Ahora que se tiene la velocidad angular en la polea B se encuentra el diámetro que tendrá el Rodo motriz superior e inferior para una velocidad del transportador de 8.57 mt/min.

Ve =WB*re

re = Ve/ WB = 8.57 mt./min. 214.88 rad/min

re = 0.03988 mt * 100cm * 10 mm = 39.88 mm 1 mt. 1 cm.

0e = 2 r ~ 0c = 2 (39.88 mm)

0c = 79.76 mm :::: 80 mm

El diámetro de los rodos motrices debe ser de 80 mm paro que la fo ja tengo uno velocidad de 8.57 ·mt./min. Referirse a la sección 4.8 para visualizar los rodos.

53


4.5.7 Cálculo del número de dientes del engranaje del elemento motriz secundario y el engranaje del Rodo motriz inferior.

Lo Fig. 4-1 2 ilustro el conjunto motriz completo compuesto por lo poleo de salido del motorreductor (A), lo poleo del Rodo motriz superior (B), el conjunto de transmisión secundario que está conformado por uno poleo y un engrane (C) el cual tiene lo función principal de invertir el giro del Rodo motriz inferior (D), tal como se mencionó en lo sección 4.4.2

C Polea Roda

~~!)_------ A. Polea Moto rreductor

E Engranaie motriz pora Roda motriz inferior

Fig. 4- 1 2

B

de polea y engrane

En la Sección 4.7 estón las especificaciones de los poleos, engranajes y fojas de este

elemento

Debido a que lo poleo D está conectado o lo poleo e, entonces la polea D tiene la mismo velocidad tangencial de lo polea D, y por lo tonto:

Número de dientes en el engranaje D.

Vo= Ve

VD = 8.57 mt/min.

00= 60 mm (se tomo el mismo diámetro que se utilizo en lo Poleo B) Fig. 4-12

Paro encontrar el número de dientes de codo engranaje se tiene:

r v = Relación de velocidad

00= 60 mm * 1 cm * 10 mm

1 1219. 2.545 cm

2.3622 plg.

P = Poso Diametral = 6 (Poso diametral recomendado para este diseño especifico)

N, = Número de dientes del engrane

P =~ d

N,o=P(d) _~) 6 (2.3622 plg.)

N, o = 1 4.1 7 dientes :::::

NI D = 14 dientes

54


NÚmero de dientes en el engrane E.

0E= 80 mm

Diámetro requerido para cumplir con la velocidad de la banda de transporte inferior que es de 8.57 mt/min.; igual al diámetro de la polea e (Fig. 4-12).

Relación de Velocidades

r v = º'º- = NI o (Engrane motriz)

dE NI E (Engrane Impulsado)

r v = IDL = 60 mm 3 dE 80 mm 4

Encontrando el número de dientes del engrane E:

Despejando NI E

NI E = NI o 14 rv %

NI E 1 8.66 dientes :::::

NI E 19 dientes

4.6 DESCRIPCiÓN DE MATERIALES UTILIZADOS PARA EL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS DEL TRANSPORTADOR

En la sección 4.4 se explicaron los elementos necesarios para realizar el diseño del elemento transportador. Del mismo modo en la sección 4.5 se realizaron los cálculos necesarios para dimensionar el elemento motriz principal y así permitir que la velocidad sea la adecuado poro transportar los cigarrillos, desde el módulo de elaboración hasta el módulo de empaque.

En esta sección se darán las descripciones de los materiales a utilizar en coda uno de los elementos mecánicos y eléctricos del transportador de cigarrillos.

4.6.1 Para la base lateral principal del transportador se plantea utilizar una lámina de hierro negro de. 3/8". Es un material ampliamente usado en la industria y por ende es fácil encontrarlo en el mercado. La característica que se busca es que tenga buenas propiedades a lo resistencia de corte. Es un hierro que cumple a cabalidad esta necesidad, ya que tiene alto par torsional y muy buena resistencia a la tensión.

55

. .'

-" ..

.' . " o . " , .

r .


4.6.2 Para la base lateral del transportador se necesita una superficie lisa y de buenas propiedades higiénicas, ya que los cigarrillos tendrán contacto con ésta en toda la trayectoria del transportador. El hierro negro no es aconsejable ya que tiene un grado de rugosidad muy alto para este propósito, además de impurezas que afectarían e impactarían en la higiene de los cigarrillos. Es material que cumple con la necesidad es el acero inoxidable. El grado de pureza del material es alto por lo que la higiene de los cigarrillos no corre riesgo de contaminación; la superficie de la lámina es muy lisa por lo que los cigarrillos al estar en contacto con ella no tendrán impedimento de paso por el roce mismo. Esta lámina tiene que tener exactamente las mismas medidas que tendrá la lámina de hierro negro y estará unida a ella por medio de tonillos con tuercas de acero. (Ver plano No.l en Anexo A)

4.6.3 Se tienen 2 tipos de rodos, los rodos motrices y los rodos conducidos. Ambos tipos de rodos están conformados por un eje central de Acero, dos cojinetes unidos al eje a presión, el rodo mismo está fabricado de acero y unido a los elementos mencionados anteriormente por medio de un seguro interior y un seguro exterior, ambos de acero. El diámetro de los rodos motrices está definido en la sección 4.5.5. El cual cumple a cabalidad con la necesidad de tener una velocidad media requerida para el transporte de los cigarrillos. En el caso de los rodos motrices, estarán conectados y fijados a los elementos que hacen posible la transmisión de potencia, y los rodos conducidos estarán fijados a la lámina principal de soporte por medio de tuercas de acero. (Ver planos No. 20, 2b Y 2c en Anexo A)

la diferencia entre los rodos motrices y los rodos conducidos está en los diámetros de los mismos. El diámetro de los rodos conducidos es menor. Por lo tanto los diámetros de los ejes, cojinetes y cojinetes serán proporcionales a su diámetro. la velocidad no es alterada debido a que están unidos por medio de una misma faja (En este caso la banda de transporte), lo que permitirá que se conserve la misma velocidad angular entre el rodo motriz y los rodos conducidos.

4.6.4 las guías de soporte estarán fabricadas de lámina de acero inoxidable. Es necesario que las láminas tengan una superficie lisa debido a que estarán todo el tiempo en contacto con las bandas transportadoras por lo cual se necesita una bajo coeficiente de fricción. la lámina de acero inoxidable cumple completamente con esta necesidad.

4.6.5 las bases del la estructura principal estarán fabricadas de tubo de hierro negro cuadrado. El tubo tiene buena resistencia a la flexión. El peso total del transportador estará compartido en 3 secciones, ya que éste es el número de bases utilizado en el diseño. (Ver plano No. 4 en Anexo A)

4.6.6 En los casos de la espiral de rotación de cigarrillos y los paneles frontales del transportador, se necesita una estructura transparente para tener contacto visual con los cigarrillos todo el tiempo para evitar desalineaciones y desajustes en los trayectos horizontales y vertical del transportador, así como en el descenso de los mismos hacia la tolva de entrada de cigarrillos de la encajetilladora. El material a utilizar es Plexiglás ya que tiene propiedades que cumplen con las necesidades de higiene al estar en contacto ·con productos alimenticios, es decir que no alteran sabores y olores al estar en contacto con su superficie. Además de la propiedad de transparencia necesaria. (Ver plano No. 7 en Anexo A)

56

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Enca jetillado de Cigarrillos en uno Tabacalero.

4.6.7 las bandas transportadoras inferior y superior tienen que ser aptas para tener contacto con productos alimenticios. Estas bandas no deben ser toxicas además de no alterar olores y sabores en los productos. El tabaco es muy susceptible a adquirir aromas y humedad que están en el medio que los rodea, por lo cual los materiales que están en contacto con ellos deben de estar certificados para la industria alimenticia. Es por ello que las bandas transportadoras deben ser de un material de poliéster tejido e impregnado. En la parte del transportador donde inicia el ascenso de los cigarrillos se tienen dos fajas más delgadas que están fabricados del mismo materia l con el que están fabricadas las bandas superior e inferior. El movimiento de éstas será por medio de la inercia que llevarán los cigarrillos con la banda horizontal del transportador. (Ver Plano No. 6 en Anexo A)

4.6.8 las fajas dentadas son fabricadas de caucho y se encuentran fácilmente en el mercado guatemalteco. En el transportador se utilizarán estas bandas para las uniones de las poleas motrices de los elementos mencionados en la sección 4.2.2

4.6.9 los elementos responsables de transmisión de potencia, es decir poleas, engranajes y tensores estarán fabricados de acero. (Ver Anexo B)

57


4.8 DISEÑO DE PROTOTIPO

, • r, fofo

I I I I

1 I

1 I

1 i

Rodos Motrices. 121 80 mm-...

Rodos Conduddos. 121 45mm

Tensores, 12125 mm ~

I I I I I

'", · .1 ~I

I I I I

L 1_ - C:::::::::J o j I

I _ .- . "-" .1. - .. - _ . • .. - I I?f),I)I) - •

I . .. _ l. .. _

L o -o o _. o. ._ . ____ __ o - - - _ . ___ _ o ._ - 4(1\\101) . - __ _ . _ ___ __ . , ____ , - o .

'r\. - [

~ : i / \ : :

I I I I I 1

I I I I I ¡ I 1

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__ .. 1

En el diseño del prototipo se observa la posición en la cual deben ir instalados los rodos motrices, Rodos conducidos y tensores, además de las medidas de altura y de ancho del transportador.

59


4.9 AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACOPLE Y TRANSPORTE DE CIGARRILLOS

4.9.1 Descripción de Elementos

A continuación de describe la tabla de elementos de periferia que fueron utilizados para verificar la presencia y condiciones de operación del transportador.

srmbolo PCl

PC2

MI

SSl

: Descripci6n · : Cigarñllos entrada de transportador Cigarrillos ingreso a Tolva de descarga. Mecanismo de transmisión de trabajo. Dispositivo de seguridad de guarda de transportador

Dependencia a otros procesos / equipos de entrada

Tipo ·· Fotocelda elédrica.

Fotocelda elédrica.

Motorredudor elédrico.

Micro switch de clavija.

Dependencia a otros procesos / equipos de entrada

._._. _-- ----,

(;C\ ~

,_._---_._---~L-J I

I

t:c\ \.V

Fig. 4-13

60


4.9.2 Secuencia de Operación:

El proceso de transporte o traslado de cigarrillos del módulo de elaboración al módulo de encajetillado es realizado por el sistema de acople y transporte de cigarrillos, cuyo mecanismo de operación es gobernado por un Controlador Lógico Programable, PLC (por sus siglas en inglés).

Este dispositivo de control se encarga de recibir las señales de entradas de los elementos de periferia y almacenarlas en una tabla de imógenes de entrada, esta información almacenada en las tablas de memoria es tomada por la secuencia de operación (programa o aplicación) y escribe las condiciones de salida del controlador en la tabla de imágenes de salida; esta última a su vez energiza eléctricamente las salidas para accionar los mecanismos eléctricos.

La presente aplicación tiene por enunciados las siguientes condiciones y secuencias de accionamiento u operación: (Referirse a la Fig. 4-13)

1. Condiciones de seguridad habilitados. 2. Dispositivos de protección de moto-reductor habilitados. 3. El sensor (PC1) al detectar presencia de cigarrillos energiza moto-reductor del

transportador de cigarrillos. 4. El sensor (PC2) al detectar transición positiva de presencia de cigarrillo, habilita

condición de la encajetilladora para predisponer arranque. 5. El sensor (PC2) al detectar ausencia de cigarrillo deshabilita condición de

arranque de la encajetilladora. 6. Si la encajetilladora detiene su operación se deberá detener el transportador

y la máquina Elaboradora.

4.9.3 Diagrama de Conexión Mando:

24 VDC " ,-

OVDC "-/

Energización r : .. : U U del equipo , r ..... .... L ......

(+) y (-)

ON OFF SS1 PC1 PC2 Y1 Y2

PLC ([)([) (Jj) GV G~ GD QD (!) (1j) Módulo de Entradas L N E1.1 E1.2 E1 .3 E1.4 E1.5 El.6 E1.7

Fig. 4-14a.

61

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Enca jetillado de Cigarrillos en uno Tabacalero.

PlC Módulo de Solidos l N SI .I SI .2 SU Sl.4 SI.S Sl.6

/ QD(//) q~ @ @ ~~ G~ @

E • I nerglzaclon del equipo

KII ......... 1 (+) Y (-)

HI H2

24 VDC . ~

OVDC -'" ,

Fig. 4-14b.

Símbolo Descripción Kl Contador de Motorreducfor Yl Contado para Señal habilitación Elaboradora Y2 Contado para Señal habilitación Encajetilladora Hl Led para Indicación luminosa ON H2 Led para Indicación luminosa OFF Fl Memoria auxiliar para control (Bobina)

4.9.4 Diagrama de Conexión Potencia:

460 YAC / 30 /60Hz

----- ----------- -- -- -- ---- ----- ----- ---

T»

KJ .JL 1,1 , .1 .1

Ml

Fig. 4-15 A Á

62


4.9.5 Diagrama de Control de PLC

24VDC Entradas Salida OVDC

1

SSI OFF ON Fl

Fl

2 1---111-1 -Jr--l Fl PCl PC2 Yl

3 r--Jr-il 1--1 ----1 Fl PCl PC2

4 1----1111------1111----1 PCl PC2 Yl Y2

s ~-------~[ Kl Hl

6

Fl H2

•

Fig. 4- 1 6

63


Razonamiento de condiciones

1. Cuando el contacto de seguridad (SSl) esté activado, el contacto de paro (OFF)

esta desactivado y el contacto de arranque (ON) sea accionado, entonces éste energizará y habilitará la memoria auxiliar de control (Fl) Y así permitirá predisponer el arranque de la bobina del contactor del motorreductor (K1). Se detalla el By pass puesto que el contacto de arranque se habilita una vez y automáticamente deja enclavada a la memoria auxiliar de control (Fl) para permitir la predisposición hasta que alguna condición de paro sea accionada.

2. Cuando la memoria auxiliar de control (Fl) está habilitada paro permitir el arranque; el sensor (PC1) detecte presencia de cigarrillos; el sensor (PC2) no esté detectando presencia de cigarrillos y el contacto de la elaboradora (Y l ) envíe señal, entonces se energizará la bobina del contactor del motorreductor (Kl)

para permitir el avance de los bandos del transportador de cigarrillos. Esta condición sucede cuando el transportador comienza a ser llenado de cigarrillos desde la elaboradora en el inicio del turno de trabajo.

3. Cuando la memoria auxiliar de control (Fl) está habilitada para permitir el arranque, el sensor (PC1) no detecte presencia de cigarrillos, el sensor (PC2)

detecte presencia de cigarrillos y el contacto de la encajetillado ro (Y2) envíe señal, entonces se energizará la bobina del contactor del motorreductor (K l )

para permitir el avance de los bandas del transportador de cigarrillos. Esta condición sucede cuando el transportador no recibe cigarrillos de la elaboradora y únicamente esté en la condición de vaciado de cigarrillos en la encajetilladora al finalizar el turno de trabajo

4. Cuando la memoria auxiliar de control (Fl) está habilitada para permitir el arranque, los sensores (PC1) y (PC2) detecten presencia de cigarrillos y los contactos de la encajetilladora (Y2) y la elaboradora (Yl) envíen señal, entonces se energizará la bobina del contactor del motorreductor (Kl) para permitir el avance de las bandas del transportador de cigarrillos. Esta es la condición normal de trabajo del transportador (por definición la relación entre la elaboradora y la encajetilladota es 1: 1 ).

5. Cuando el contactor del motorreductor (Kl) esté habilitado entonces se permitirá energizar el led o lo luz piloto (Hl), para indicar que lo máquina está encendida.

6. Cuando la bobina auxiliar (Fl) no esté habilitada para el arranque del motorreductor (Kl), entonces se permitirá energizar el Led o la luz piloto (H2)

para indicar que la máquina está en condición de paro

64

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Ciaarrillos en uno Tabacalero.

4.9.6 Rutina del programa en PLC:

~

Rutina # 1 Evaluación de condiciones iniciales de operación

I .. Rutina # 2 Secuencia de arranque y paro de Transportador

+ Rutina # 3 Condiciones de habilitación y deshabilitación de Elaboradora y Encajetilladora

+ Fin de Proceso

Fig.4-17

65


MARCO V

DISCUSIÓN

RESUMEN

La automatización de los procesos por medio de la instalación de maquinaria tiende a liberar a los operarios de operaciones tediosas y repetitivos. Con esto se puede mejorar la calidad y lo productividad dentro de una línea de producción. Todo esto se reflejo en una disminución de costos, tiempos de operación y desgaste físico de los operarios. Un buen balance de esos aspectos hace lo diferencia dentro de la calidad de productos. Las labores altamente repetitivas, sencillos o pesadas, deben tratar de ser efectuados por maquinas o herramientas más eficientes.

Lo anterior se pone en evidencia al diseñar un elemento transportador de cigarrillos que permitirá mejorar la calidad de los cigarrillos al no ser manipulados por los operarios, obtener un proceso más eficiente por la automatización en la línea de elaboración y encajetillado de cigarrillos

66


MARCO VI

CONCLUSIONES

../ la implementación del elemento transportador, mejora la calidad y reduce las no conformidades físicas y visuales de los cigarrillos debido a que se esta eliminando el manipuleo de los cigarrillos por parte de los operarios dentro de la línea de producción •

../ Con la implementación del transportador en la línea de producción se eliminan las posibles confusiones de marcas de cigarrillos debido a que éstos son transportados directamente desde la elaboradora hasta la encajetilladora de cigarrillos •

../ la velocidad del transportador es un factor muy importante en el diseño del mismo, ya que de ésta depende que la carga de cigarrillos en la tolva de la encajetilladora sea constante y permita transportar la cantidad especifica de cigarrillos que son fabricados en el módulo de elaboración .

../ Mejorar la calidad de los cigarrillos por la automatización del proceso de transporte, reduce el volumen de producto rechazado detectado en el proceso de control de calidad en el módulo de encajetillado de cigarrillos .

../ Este trabajo de investigación es un buen ejemplo para el diseño de transportadores para aplicaciones específicas. Se describe paso a paso los criterios utilizados para su diseño así como una descripción de los elementos y accesorios mecánicos y eléctricos que se encuentran disponibles en el mercado

67


MARCO VII

RECOMENDACIONES

v' La velocidad del transportador puede ser variable, lográndose si se coloca un motor de frecuencia variable que impulsará la polea motriz a la salida de éste. Si la velocidad del transportador es variable entonces se podrá trabajar con varios volúmenes de producción.

v' Una mejora de este diseño implicaría instalar un acumulador de cigarrillos en el transportador. Esto serviría para continuar operando cualquiera de los módulos de elaboración y empaque en caso que uno de los dos módulos pare por falla mecánica o eléctrica.

v' El transportador podrá recibir cigarrillos y acumularlos del módulo de elaboración en caso que el módulo de encajetillado pare. Casó contrario, el transportador podrá entregar cigarrillos al módulo de encajetillado en caso que el módulo de elaboración pare.

v' Utilizar materiales adecuados y de fácil acceso en guatemalteco para el proceso de construcción e implementación transportador de cigarrillos.

el mercado del elemento

v' Este diseño puede ser utilizado para los módulos de producción restantes en la planta de producción.

v' Extender este estudio técnico de funcionamiento mecamco a un estudio de factibilidad para comprobar la diferencia que representa la construcción del transportador localmente a comprarlo directamente de los fabricantes

v' Extender este estudio técnico de funcionamiento mecánico a un estudio de resistencia de materiales para determinar los materiales adecuados a utilizar para su construcción y así cerciorarse que el transportador no presentará ningún tipo de fallas y que soportará su propio peso y el del producto transportado.

68


MARCO VIII

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

./ Achaerandio (1 997). Iniciación a la Práctica de la investigación (3era. Ed.) Guatemala: Ediciones URL.

./ Beer, Ferdinand¡ Johnston, Russell (2001). Mecánica Vectorial para ingenieros (Sexta Ed.) México: McGraw-Hill

./ Creus, Antonio (1995). Instrumentación Industrial (5ta. Ed.) Barcelona, España: Alfa omega grupo editor, S.A. de c.v .

./ Norton, Robert L. (1999). Diseño de Maquinaria (4ta. Ed.) México,: McGraw-Hill

./ Orthwein, William (1996). Diseño de componentes de Maquinas (1 era. Ed.) México: Compañía Editorial Continental, S.A. de C.V .

./ Serway, Raymond (1995). Física (3era. Ed.) México: McGraw-HiII

./ http://www.oceano.com

69


ANEXO A ESPECIFICACION DE ELEMENTOS

MECÁNICOS

70


ANEXOS ANEXO No. 1

Diseño de lo lámina principal de soporte del elemento transportador de cigarrillos

ANEXO No. 20

Rodo )

Eie )

SeQuro

Coiinete

Lamina Principal Polea Dentada


ANEXO No. 2b

Rodo )

Eie

SeQuro

Coiinete Engrane

lamina Principal

ANEXO No. 2C

Rodo )

Eie

SeQuro

Tuerca

Coiinete

lamina Principal


ANEXO No. 3

'" • Guía de soporte para faja de transporte

ANEXO No. 4

Base del elemento transportador

ANEXO No. 5

Motorreductor

I~

e e .--..... ~l))

rEl

I~~~I*I======II====~I~~----e - ....... 1.--B----I

Diseño de un Sistema de Acople y Transporte en un Módulo de Elaboración y Encajetillado de Cigarrillos en uno Tabacalera.

ANEXO No. 6

I Guía de Poliéster

ANEXO No. 7

Bando lisa de Poliéster

Espiral de rotación de cigarrillos


ANEXOB ESPECIFICACIONES DE

MATERIALES Y EQUIPOS

71

BELTECH S.A . . . CaNTal: VERSEIDAG BELTECH

FICHA IECNICA PE PRODUCTO 7a. Av. 1-22 Zona 13 Pamplona P8X (502) 4751818 I=AX (502) 4751811

ART n. i 10>438 TIPO : PEFLEX E SM 10/2 0+02 TRANS. M2 AS

N-TElAS . TEJIDO COLOR

'1 1 ,

. '

2 . sÍ'llN ror.IEslER MN:lFTI. TRANSPARENfE .

I MATERIAL I ESPESOR I GRABADO (mm)

'. 1 I 1 CARA SUPERIOR . .

POLlEsTER . . 0.2 LISO

CARA INFER.IOR I TEJIOO I lMPREGNAOO . I ENTRETELA. I P(LIESl'ER I 1..0 I

PESO MODULO ELASTICO TEMP.OPERACION COEF. FRICCION (Kglrn')

.1.9

Observ.

(N/mm pen¡ 1%) ('C)

10 - 20 + 70

~I.SlENl'E ACEITES Y GRASAS

SPUN POLlESl'ER NO TOXICO

ANITSTATICO

Ancho prrxJucción: 1 SCXJ, 2CXXl, 3CXXl rrrn

O

0.20

ESPESOR (mm)

1.2

I DUREZA (Shoro A)

I I

DIAMETRO MIN. (mm)

40

I I

CINGHIE M.E:C. TIMING BELTfJ 'SINCRONE per trasmissioni industriali

Cato Se. 10 Raggruppamento C

Le cinghie dentate, costruite con gomma al neoprene e con inserti in fibra di vetro, costituiscono la piu recente realizzazione nel campo delle trasmissioni, dove il moto viene trasmesso dalla puleggia alla cinghía e veceversa per reciproco ingranamento dei denti al pari dí una trasmissione ad íngranaggi con conseguente assenza di scorrimento e con preciso sincronismo. Queste cinghie, grazie alla loro notevole resistenza, permettono la realizzazione di trasmissioni poco ingombranti e di elevata potenza.

~ ,-: .,; :

Classifieazione delle cinghie M.E.e. T1MING BEn'" Le cinghie M.E.e. TIMING BELTO> sano disponibili nei seguenti passi, contraddistinti dalle denominazioni commerciali a fianco indicate e nelle seguenti larghezze standard:

Cod. Denom. Passo Larghezze standard passo comm.le mm pollici mm centesimi di pollice

1 MXL 2,032 0.080 (2/25) 3,05-4,80-6,35-7,90-9,40 0,12-0,19-0,25-0,31·0,37 2 XL 5,080 0.200 ('/5) 6,35-7,90-9,40 0,25-0,31-0,37 3 L 9,525 0.375 (J/~)_ 12,70-19,05-25,40 0,50-0,75-100 4 H 12,700 0.500 (1/2) 19,05-25,40-38,10-50,80-76,20 0,75-100-150-200-300 5 XH 22,225 0.875 (1/e) 50,80-76,20-101,60 200-300-400 6 XXH 31,750 1.250 (1'/.) 50,80-76,20-101,60-127 200-300-400-500 ,

Individuazione delle einghie M.E.e. TIMING BELT'" Le cinghie M.E.e. TIMING BELTO> vengono contraddistinte da lettere precedute e seguite da numeri per individuare rispettivamente lunghezza primitiva, passo e larghezza. JI primo numero indica il valore della lunghezza primitiva in decimi di pollice (in centesimi di pollice per le MXL). Le lettere caratterizzano iI passo e quindi iI tipo della cinghia. JI secando numero indica iI valore della larghezza in centesimi di pollice:

Esempio:

Una cinghia avente sviluppo primitivo di 60 pollici (1524 mm), il passo di 1/2 pollice (12,7 mm). la larghezza di 3/4 di pollice (19,05 mm), viene cosl designata:

·-·E'· . : .~ ~ " ... • ~ ' l ' .

' • • 1"

600 H 075

C'NGHIE M.E.C. T/MING BELP>

L passo 3/8" (mm 9,525)

N' Denti

33

36 ·

40

50

56 ' 60

63

64

68 72

76

80

86

92

96

104 108

112

120

121

116 136

144 160

• 194 ·216

lipo e \Vil. primitivo in

decimi di fXlIlice

124L

135 L 150 L

187 L

210 L 225 L

236 L

240 L

255 L 270 L

285L

300 L

322L

345 L

367L

390 L

405 L 420L

450 L

454 L

480L 510 L

540 l

600 L

726L

617 L

050 polI. 12,7 mm E cad.

6,80

7,10

7,40

8,20

8,60

9,10

9,40

9,50

9,80

10,20

10,50

10,80

11,40

11,90

12,40

12,90

13,30

13,60

14,30

14,60

15,00

15,70

16,40

17,70

20,70

22,70

075 polI. 19,05 mm

E cad.

9,80

10,10

10,60

11,90

12,60

13,10

13,30

13,50

14,00

14,40

15,10

15,50

16,20

17,00

17,70

16,50

16,90

19,40

20,50

20,90

21,40

22,50

23,40

25,30

29,50

32,40

100 poli. 25,4 mm

E cad.

12,70

13,10

13,60

15,40

16,40

17,00

17,50

17,70

18,30

16,90

19,50

20,20

21,10

22,10

23,10

24,00

24,60

25,20

26,60

27,20

27,90

29,20

30,50

33,00

38,50

42,30

H passo 112" (mm 12,7)

N'Denti

48

51

54

60

66

67

72

74

78

84

90

102

108

114

120

126

132

140

145

' 146

150

160

170

180

200

220

"224

"228

"230

250

2BO

340

lipo e svil. primitivo in dedmidi fXlIlice

240H

255 H

270 H

300H

330H

335 H

360 H

370H

390H

42.0 H

450 H

480H

510 H

540H

570H

600H

630H

660H

700H

725H

730 H

750 H 800H

850 H

900 H

1000 H

1100 H

1120 H

1140 H

1150 H

1250 H 1400 H

1700 H

075 polI. 100 poli. lS0poll. 19,05mm 25,4mm 3B,10mm

200 poli. SO,Bmm

E

cad.

300 poli. 76,2 mm

E cad.

E

cad.

16,50

17,00

17,80

19,00

20,20

20,80

21,40

21,90

22,60

23,80

25,10

26,20

27,40

28,70

29,90

31,00

32,30

33,50

35,10

36,10

36,40

37,20

39,10

41,10

43,20

47,30

51,30

52,10

52,80

53,30

57,30

&3,30

75,40

E

cad.

21,50

22,10

23,10

24,60

26,30

27,10

27,80

28,40

29,30

31,00

32,50

34,20

35,80

37,30

38,80

40,40

42,00

43,60

45,70

47,10

47,70

48,30

51, lO

53,50

56,10

61,40

66,50

67,70

68,7U

69,3U

74,60

82,40

93,20

E cad.

31,60

32,30

33,80

36,10

38,40

39,40

40,80

41,80

43,10

45,30

47,60

49,90

52,20

54,60

56,90

59,20

61,40

63,70

66,70

68,70

69,60

70,70

74,60

41,50 61,40

42,80 64,00

44,70 65,80

47,50 70,40

50,50 74,90

51,80' 76,50

53,60 79,40

55,00 80,80

56,70 83,70

59,70 88,30

62,50 92,BO

65,70 97,40

68,70 101,80

71,70 106,20

74,80 110,80

77,90 115,30

80,90 119,60

83,70 124,40

87,80 130,30

90,40 133,70

91,50 135,40

92,90 137,40

97,90 144,80

78,30 103,10 152,40

82,20 108,20 160,10

89,90 118,10 174,80

97,50 126,60 190,40

99,00 130,30 192,90

ltlO,70 132,30 196,60

101,40 133,20 197,50

109,30 143,40 212,UO

120,40 158,70 235,40

143,6U 1 B8,40 279,60

Tutte le misure con i prezzi in nero vengono prodotte a richi esta con minimo di fornitura da stabilire . • A richiesta

Rodamientos rígidos de una hilera de bolas d 15-30 mm

Dimensiones principales

d o

mm

15 2d 28 32 32 35 42

17 26 30 35 35 40 47 62

20 32 37 42 42 47 52 72

25 37 42 47 47 52 62 80

30 42

188

47 55 55 62 72 90

8

5 7 8 9 11 13

5 7 8 10 12 14 17

7 9 8 12 14 15 19

7 9 8 12 15 17 21

7 9 9 13 16 19 23

'r "':0. / . t rd;B-;;J

: fr:'2 . ~ I I " O 0 , d d,

IL~~ L---

Sin ranuras en el ato exterior

Capacidad de carga dinamo estat.

C C.

N

1 560 4030 5590 5590 7800 11400

1 680 4360 6050 6050 9560 13500 22900

2700 6370 6890 9360 12 700 15900 30700

4360 6630 7 610 11 200 14000 22500 35800

4490 7280 11 200 13300 19500 28 100 43600

800 2040 2850 2850 3750 5400

930 2320 3250 3250 4 750 6550 10800

1 500 3650 4050 5000 6550 7800 15 000

2600 4000 4750 6550 7 aoo 11 600 19300

2900 4550 7350 8300 11 200 16000 23600

Carga limite de fatiga p"

N

34 85 120 120 160 228

39 98 137 137 200 275 455

63 156 173 212 280 335 640

125 176 212 275 335 490 815

146 212 310 355 475 670 1000

1i"Q'~J

Con ranuras en el aro exterior

Velocidad nominal l ubncación con

Masa

grasa aceite

r/min

28000 24000 22000 22000 19000 17000

24000 22 000 19000 19000 17000 16000 12000

19000 18 000 17000 17000 15000 13 000 10 000

17000 16000 14000 15000 12000 11 000 9000

15000 14000 12000 12000 10000 9000 8500

34000 30000 28000 28000 24000 20000

30000 28000 24 000 24000 20000 19000 15000

24000 22000 20000 20000 18000 16000 13000

20000 19000 17 000 18000 15000 14000 11 000

18000 17 000 15000 15000 13000 11 000 10000

kg

0,0074 0,016 0,025 0,030 0 ,045 0,082

0,0082 0,018 0,032 0,039 0,065 0,12 0,27

0,018 0,038 0,050 0,069 0 ,1 1 0.14 0,40

0,022 0,045 0,060 O,OBO 0,13 0,23 0,53

0.027 0,051 0,085 0, 12 0,20 0,35 0,74

Deslgnacion

61802 61902 16002 6002 6202 6302

61803 61903 16003 6Q03 6203 6303 6403

6180.4 6 1904 16004 6004 6204 6304 6404

61805 61905 16005 6005 6205 6305 6405

61806 61906 16006 6006 6206 6306 6406

5KF'

Otras dimensiones

d

mm

15

17

20

25

30

~

17,9 18,4 20,2 20,2 21.5 23,7

20,2 20,4 22.7 22,7 24,2 26.5 32,4

24 25,6 27,3 27,2 28,5 30,3 37.1

28.5 30,2 33,3 32 34 36.6 45,4

33.7 35,2 38 38.2 40.3 44.6 50 3

5K.F'

~1

21 ,1 24,7 27 27 29.2 33 .9

23,2 26,7 29,5 29,5 32,9 37,6 47,4

28.3 31.4 34,6 35. 1 38.7 42,1 55.6

33,3 36,8 40.7 40,3 44,2 50,9 63.8

38,5 41 .8 47.3 47 ,1 52. 1 59.9 70.7

, ~-1

I I rt--+I

-d.

I

L ~

Dimensiones de resaltes

~2

28 ,2 28 ,2 30,4 36.3

31 ,2 31 .2 35 39,6

37,2 40,6 44 ,8

42,2 46,3 52,7

49 54.1 61,9

' 1~ m,n

0.3 0,3 0 .3 0,3 0 ,6 1

0.3 0.3 0 .3 0 .3 0,6 1 1,1

0 .3 0.3 0,3 0,6 1 1, 1 1.1

0.3 0,3 0,3 0 .6 1 1 .1 1,5

0 ,3 0 .3 0 .3 1

1.1 1.5

d, m,n

mm

17 17 17 17 19 20

19 19 19

" 21 22 23,S

22 22 22 2' 25 26.5 26.5

27 27 27 29 30 31.5 33

32 32 32 35 35 36.5 38

O, m.,

22 26 30 30 31 37

2' 28 33 33 36 '2 55.5

30 35 40 38 42 45.5 65.5

35 40 45 43 47 55.5 72

40 45 53 50 57 65.5 82

, . max

0.3 0.3 0.3 0.3 0.6

0.3 0,3 0.3 0,3 0,6 1

0.3 0,3 0.3 0,6 1 1 1

0,3 0.3 0.3 0,6 1 1 1.5

0,3 0,3 0.3 1 1 1 1.5

ASPECTOS TECNICOS DE LOS ACEROS DE SUMINISTRO INMEDIATO

ACEROS DE CEMENTACION NO ALEADO PARA PIEZAS PEQUEÑAS, EXIGIDAS PRINCIPALMENTE AL DESGASTE Y DONDE LA DUREZA NO SEA IMPORTANTJ<:. ESTE ACERO POSEE BUENA PROPIEDAD DE SOLDABILIDAD. •

ES CONOCIDO EN EL MF.RCADO CON VARIOS NOMBRES, COMO LOS SIGUIENTES: COLD ROLL, ACERO lOtd, EJE O BARRA PULl.DA, HIERRO O BARRA LISA, EJE DE TRANSMISION, HIERRO DULCE. '

TIPO DE ALEACION: C 0.18% Si 0.25% Mn 0.40% COLOR DE IDENTIFICACION: ROJO

ESTADO DE SUMINISTRO: PULIDO HASTA 10" DIA. LARGO: 6 METROS.

APLICACIONES:

LEV AS, UNIONES, BUJES, PINES, PIVOTES, PARTES PRENSADAS, PERNOS GRADO 3, EJES DE TRANSMISION CON BAJA EXIGENCIA, DE TORQUE.

INSTRUCCIONES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO:

FORJAR: I1 50-850C NORMALIZAR: 890-920C RECOCER: 650-700C CEMENTAR: 880-950C TEMPLADO: 770-BOOC (DESPUES DEL TEMPLADO)

DUREZA OBTENIBLE EN LA CAPA CEMENTADA: 58 - 60 Re REVEN~R: 150 - 200 C

SOLDADURA: ACERO FACILMENTE SOLDABLE.

CARACTERISTICAS MECANICAS EN ESTADO RECICIDO:

DUREZA : 143 HB MAX LIMITE DE FLUENCIA: 235 N/mm2 RESISTENCIA A LA TRACCION: 4\ 0- 520 N/mm2 RESISTENCIA A LA TRACCION TEMPLADO: 480 - 620 N/mrn2

EXISTENCIAS: BARRAS REDONDAS, CUADRADAS, PLATINAS, EXAGONALES.

..

El

SIMATIC S7-300 Introducción

Campo de apticación

Construcción

, .

1 5 6

3 2 4 7 8 9

1: Fue'tlte de alimenláci6n de carga (opción) 2: Pila tampón (a partir de CPU 313)

6: Mcroory Card (a partir de CPU 313) 7: MPI (lrjíerface multipunto)

3: Conexión p~ia OC 24 V 8: ConliCtor fróntal 4: S.elector de modo (lipo lIavé) 9: Puerta frontat 5: LED para se!Íalizar estados y fallos

Fig. 3/1 Autómata programable SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-300

El sislema de miniautómatas modular para la gama baja.

Su construcción modular, el funcionamiento sin necesidad de venliladores, la sencilla realización de arquitecluras descentralizadas y el fáci l manejo hacen que el SIMATlC S 7-300 sea la solución económica y conforlable para las más variadas aplicaciones en la gama baja

Generalidades

El aulómala SIMATIC S7 -300 es de configuración modular. Dispone de un exlenso espectro de módulos, que pueden combinarse a discreción.

Un aulÓmala se compone de

" Módulo cenlral (CPU), para cubrir las disllnlas aplicaciones se dispone de dilerenles CPU, lambién con E/S y funCiones inlegradas,

- t Módulos de señales (SM) para entradas/sa lidas digitales y analógicas.

El SIMATIC S7-300 puede aplicarse, p. ej., en los siguientes campos:

.. máquinas 'especiales,

• máquinas textiles,

!¡IJ máquinas de embalaje,

1fI maquinaria en general,

.~ sistemas de control,

!j1 máquinas herramienta,

1;.1 inslalaciones en general

'0\ instalaciones domésticas y comerciales.

f~ MÓdulos de comunicaciones (CP) para acoplamieno a redes en bus .

"·f Módulos de función (FM) para conlaje y posicionamiento (en lazo abierto/ cerrado) rápidos

Según los requerimienlos pueden utili¿arse también

I Fuentes de alimentación de carga (PS) para conec lar el SIMATlC 7-300 a una tensión de AC 115/230 V,

:, Interfases (1M) para interconectar los baslidores en CflSO de configuración en varios bastidores.

El usuario dispone de cinco CPU de potencia escalonada y un amplio espec lro de módulos pcriléricos con gran volumen de confortables lunciones que le permiten emplear sólo aquellos módu· los que necesile para cada aplicación Si aumenlaran las tareas. et autómala puede ampliarse posleriormenle añadiendo módulos adicionales

El SIMATIC S7-300 puede lunclonar con hasta 32 módtÁ los de señales y comunicaciones repartidos en 4 baslidores. Todos 1m; módulos eslán encapsulados y no precisan venlilador.

'1 Microcompulador indusl flall SIMATIC M7 . computador cOlllputihle AT para soluci~ nar tarcas tecnológicas muy crit icas en el tiempO. Puede emplearse como ·CPU o coma módulo de lunción (v. catálogo, sección 5)

',' (lon$truC;CIQn (continuaCión)

Construcción (continuación) Generatidades(continuación)

Et SIMATIC 57-300 es de aplicación universal.

Construcción mecánica

.. Aptitud máxima para la industri a debido a su alta compatibilidad electromagnética, con temperaturas ambiente admisibles de hasta 60 oC y gran resistencia a los choques y vibraciones.

•

SIMATIC S7- 300 Introducción

.; Cumple con las normas nacionales e internacionales según DIN, UL, CSA, FM e ISO 9001 (homologaciones para aplicaciones marinas bajo demanda) .

ti Conector lIe b~s

-" . ~ >~ iY. :;

.' . "

. :',' ,

Fig. 3/2 Construcción mecánica del SIMATIC S7 -300

El SIMATIC 57-300 es flexible y fácil de mantener debido a su sencilla estruc tura mecánica:

l<4 Montaje de módulos, los módulos se enganchan sencillamente en el perfil soporte, se abalen hacia dentro y se fijan con un lomillo.

l~ Bus posterior integrado; 01 bus posterior está integrado en los módulos. Estos se en lazan por medio de conectores de bus enchulados en la pared posterior de la carcasa .

111 Fácil sustitución de módutos a prueba de confusiones, para cambiar los módulos sólo hace falta sallar el tornillo de fijación . Los conectores fronl ales pueden soltarse sin dificultad . La codi ficación del conector frontal evita enchufar éste en un módulo que no corresponde.

~ Sistema probado de unión por tornillos; los cables se conectan mediante conectores atornillables.

TOP Connect (sistema de bornes pasivos) ; cableado precon feccionado para conexión a 1 ó 3 hi los con conexión por tornillos o a resorte . tnteresante alternativa al cableado directamente en el módulo.

Periil soporte

" . " ::

- , .'

• Prolundidad de montaje definida; todas las conexiones y los conectores están sumergidos en el módu lo y se en cuentran protegidos por tapas. Debido a esto todos los módulos tienen una profundidad de montaje definida

~ No hay que observar regtas de ocupación de slols; los módulos de señales y comunicaciones pueden colocarse en cualquier lugGr sin limitaciones El sislema se auloconf igura

E

,.

proximity Mudes

Introduction to Sensing Concepts and Terminology

Diffuse Mode

Photoelectric or ultrasonic proximity-mode sensing detects an object directly in front of the

sensor by detecting the sensor's own transmitted energy reflected back from the object's surface (Figure 29). For example, an object is sensed when its surface reflects a sound wave back to an ultrasonic proximity sensor. Both the emitter and receiver are on the same side 01 the object, usually in one housing. In proximity sensing modes, an object "makes" (establishes) the beam when it is present, rather than interrupting it, as in opposed-mode sensing. Photoelectric proximity sensors have a variety of optical arrangements: diffuse, divergent, convergent, fixed-field, and adjustable-field .

O iffuse-mode sensors are a popular type of photoelectric proximity sensor. In diffuse mode,

the emitted light strikes the surface 01 an object at some arbitrary angle. The light diffuses from that surlace at many angles, so me small portion 01 which reaches the receiver.

Oiffuse sensing is relatively inefficient, because the receiver looks lor a small amount 01 returned light. And like other proximity sensing modes, diffuse mode is dramatically influenced by the reflectivity of the surface being sensed . A bright white surface will be sen sed at a longer range than will a dull black surface.

Diffuse sensing mode Divergenl-Diffuse sensing mode Convergenl beam sensing mode

.~

ObleCl

Figure 29. Proximily modes lake several forms, bul all require reffecling lighl or sound from Ihe largel objecl back lo Ihe receiver

I\==~~ Dllhnt Mod.

a holtmtty SlnlOr

... -==~=:!:.==::.Sh ¡ ny Surbtt - ==-

. ~

Se nsin ¡¡ Oepth ·ol·f1 eJd

FIICUS

Most diffuse-mode sensors use lenses to collimate (make parallel) the emitted light rays and gather in more received light. While len ses help to extend diffuse sensing range, they also make the sensing angle to a shiny or glossy surface more critica!. (Because shiny surfaces are somewhat mirror-like, the beams reflecting off them tend to reflect away from the sensor, rather than back to the diffuse receiver.)

Most dilluse sensors can rely on a returned light signal only if the surface of a shiny target is perfectly parallel to the sensor len s (Figure 30) This may be impossible with radiused parts, such as shiny cans, and presents a concern when detecting webs of metal foil or poly film where web "flutter" may occur.

Figure 30 . In diffuse sensing, Ihe sensor lens musl remain parallel lo a shiny surface lor reliable deleclion

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URL 02 T767biblio3.url.edu.gt/Publi/Tesis/2006/02/03/Palma-Luis.pdf · objetivos planteados, los recomendaciones importantes paro proyectos futuros así como ... para lograrlo se