UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICERECTORADO ACADEMICO

DECANATO DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

PROPUESTA DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL “PID” PARA LOS FORMADORES DE BUCLE DE PERFILES DE ACERO EN LA

EMPRESA COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL. PLANTA BARQUISIMETO.

Autor:

Raúl Bravo

Tutor:

Marbelis Moreno

Cabudare, enero 2015

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del Problema

La electricidad y electrónica, campo de la ingeniería y de la física aplicada

relativo al diseño y aplicación de elementos y dispositivos, por lo general circuitos

eléctricos y electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la

generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información. La electricidad

y electrónica juegan un papel muy importante, como por ejemplo; tenemos los

sistemas de comunicaciones, la automatización industrial, donde la mayor parte de los

dispositivos de control son electrónicos y de potencia, también el procesamiento de

datos y las investigaciones científicas y médicas, son aéreas que requieren de estas

ramas (electricidad y electrónica). En efecto la búsqueda o necesidad cada vez mayor

de aumentar la productividad y conseguir la calidad uniforme llevó a la industria a la

automatización basada en la electrónica y electricidad.

En la actualidad la electricidad y electrónica influye prácticamente en todos los

aspectos de la vida. Los aparatos y equipos eléctricos se usan de muchas maneras. Y

por tantas razones, que casi es imposible hacer un resumen adecuado de sus

aplicaciones; uno de los equipos el cual es empleado para dar soluciones a un sinfín

de problemas en la industria y zonas comerciales son los controladores lógicos

programables PLC, que no es más que un equipo electrónico de control que se basa

en un programa interno donde un operador definirá la secuencia de acciones que se

realizarán según los requerimientos de un proceso especifico. Esta secuencia de

acciones se ejercerá sobre las salidas del autómata a partir del estado de sus señales

de entrada.

A nivel mundial las siderúrgicas se han desarrollado de tal forma que han sido

de gran importancia para el desarrollo de los países mas importantes, según los

autores de “La inversión extranjeras en América Latina y el Caribe” dicen: una

docena de empresas siderúrgicas trasnacionales operan en América Latina y producen

el 82,6% del acero bruto en la región, cinco de ellas responsables del 30,7% del total

tienen matriz extranjeras y siete que producen el 51,9%. Todas ellas contribuyendo a

la realización de grandes proyectos de estructuras en la industria.

En Venezuela existen diferentes tipos de organizaciones industriales de

producción entre ellas se encuentra el COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL

antiguo SIDETUR, esta es una industria de alta producción que cuenta con dos

departamentos o líneas de producción (fundición y elaboración) ACERIA: donde se

fabrica el producto semielaborado (palanquillas) y el área de LAMINACIÒN: la cual

se encarga de transformar dicho producto en productos terminados (vigas y ángulos).

Con una experiencia de más de 60 años en la manufactura y comercialización de

productos siderúrgicos y metalmecánicos destinados a los mercados nacionales e

internacionales. Su capacidad de producción anual se encuentra actualmente en

840.000 toneladas en ACERIA y 545000 toneladas en LAMINACION.

Sidetur (1994), indica que es filial de Siderúrgica Venezolana S.A.C.A., Sivensa,

organización que desde su fundación en 1948, ha sido pionera en el desarrollo de la

actividad siderúrgica nacional. Actualmente las operaciones en el área de

manufactura, distribución y servicio, se desarrollan fundamentalmente para el

mercado siderúrgico de la construcción, agroindustrial y petrolero, en Venezuela y en

el exterior. Dedicada a superar con Excelencia Siderúrgica las expectativas de sus

clientes a través del mejoramiento continúo de sus procesos y productos. Esta

empresa u organización ha sido reconocida con el otorgamiento de los prestigiosos

certificados ISO 9001 para sus procesos y once certificaciones concedidas por

FONDONORMA.

En razón de esto, la empresa debe contar con un alto nivel de seguridad,

productividad, desarrollo de los recursos humanos, mejorar continuamente los

procesos y garantizar la preservación del ambiente y la seguridad de la gente;

misiones que se cumplen al implementar en los equipos actualización y

modernización haciendo de los equipos, equipos más confiables, eficientes y seguros;

contribuyendo con esto a la seguridad y el buen confort de los trabajadores que se

encargan de realizar las labores operativas para que los productos sean entregados a

tiempo y así cumplir con los pedidos a los consumidores y de igual forma cumplir

con las metas propuestas por la empresa.

En vista de que la empresa se proyecta a ser cada día más eficiente se ha

optado por sustituir una serie de elementos y dispositivos eléctricos y electrónicos en

un equipo de la línea de producción existente en el area de la LAMINACION

denominada FORMADORES DE BUCLES, la cual cumple una función importante

en la elaboración de los productos tales como ángulos y vigas tipo IPN y UPL; su

conformación consta de los siguientes elementos y dispositivos actualmente: tarjetas

electrónicas analógicas y digitales de tecnología alemana: estas son utilizadas para

tomar las referencias eléctricas de los dispositivos instalados en el campo (área de

trabajo) para realizar operaciones aritméticas y variar las velocidades en los motores

laminadores de 500kw (2 en total) y 600kw (1 en total) los cuales forman los senos o

también denominados bucles, las roto sonda óptica tipo ABB que no son más que

motores de 0,75 kw (2 en total) acoplados a una tarjeta electrónica que emiten señales

de hasta +10voltios y -10voltios cada vez que observan luz ultravioleta producida por

la los perfiles de acero durante el proceso, y temporizadores manuales entre otros de

los dispositivos con que cuenta el sistema. El equipo actualmente ha venido

presentando problemas en lo concerniente a la formación de los bucles los cuales

permiten que el producto laminado no salga con defectos de estiramiento y rupturas

de las barras, las cuales son rechazadas por el personal de control de calidad y por

ende son dirigidos al área de chatarra (producto inservible) generando costos

innecesarios de electricidad, transporte, mano de obra, desarmado de los trenes

laminadores, donde se debe aplicar trabajo mecánico bastante fuerte y agotador;

también trae como consecuencia paradas imprevistas y por ende perdidas de dinero.

Por lo antes expuesto se plantea la propuesta de diseño de un sistema de

control “PID” para los formadores de bucle de perfiles de acero en la empresa

COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL. Planta Barquisimeto. también se

instalara un controlador lógico programable (PLC) que es una computadora utilizada

en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos

electromecánicos, tales como el control de velocidad de los motores laminadores,

sensores fotoeléctricos, operaciones aritméticas de corrientes, etc.

Con la propuesta de diseño surgen las siguientes interrogantes

¿Con la sustitución de las tarjetas electrónicas, roto sondas y dispositivos

eléctricos en el sistema actual por el sistema de control PID (Proporcional Integral

Derivativo) e implementación de un PLC (controlador lógico programable) se lograra

disminuir las fallas en el equipo y por ende las paradas del proceso?

¿Con la propuesta, se obtendrán las piezas producidas acorde a las exigencias

del personal de control de calidad de la empresa Complejo Siderúrgico Nacional?

Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Se planteará propuesta de diseño de un sistema de control “PID” para los formadores

de bucle de perfiles de acero en la empresa Complejo Siderúrgico Nacional. Planta

Barquisimeto.

Objetivos Específicos

1. Se realizará un estudio previo en la selección de los equipos a utilizar para

minimizar los costos y aumentar la factibilidad del proyecto.

2. Se elaborará un manual de instrucciones donde se precisen las indicaciones

más prácticas para facilitar la comprensión del nuevo sistema a instalar en la

maquinaria y disminuir con ello tiempos de paradas por reparaciones y

mantenimiento.

3. Llevará a cabo los programas de control del PLC, que cumpla con los

requerimientos de funcionamiento del control para los formadores de bucle.

4. Se modificará los tableros de control y potencia

Justificación e Importancia

Debido a los múltiples problemas que se presentan en el proceso del laminado

de los ángulos y vigas por deterioro de los dispositivos y elementos electrónicos y

eléctricos; el producto terminado tienden a tener defectos que lo conducen al rechazo

por control de calidad, en dicha sección hay que tener una estricta vigilancia de las

variables involucradas en el mismo, acción que requiere la observancia por parte del

personal de operaciones, por tal motivo surge la necesidad de un sistema de control

PID y la automatización lógica programable PLC, que evite en gran medida todos

estos inconvenientes y permita el mejor desenvolvimiento del proceso con miras a

mejorar la calidad y eficiencia en la obtención del producto terminado.

Polo, Eje Conceptual y Línea de Investigación al cual corresponde.

Eje Conceptual →Diseño y mantenimiento de sistema inteligente

→Diseños, mantenimiento y supervisión de sistemas

Eléctricos y Electrónicos

→Control de sistemas Eléctricos y Electrónicos

Línea de investigación

↓

Al polo 2 → Hombre, Ciudad y Territorio

Alcances y Limitaciones

Alcances

El estudio tiene como alcance la propuesta de un diseño de un control “PID”

para los formadores de bucle de perfiles de acero en la empresa Complejo Siderúrgico

Nacional Planta Barquisimeto, con la finalidad reducir fallas en el sistema, costos por

perdida de energía eléctrica, mano de obra y tiempo, así como también mejorar el

ambiente de trabajo de las personas que laboran en ella.

Limitaciones

La propuesta de diseño hasta los momentos no posee alguna limitación