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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE DIRECCIÓN DE T.S.U. EN MECATRÓNICA
1
PROYETO:
RECICLADORA DE PETS
(RECICLEMEX)
REALIZADA EN LA EMPRESA:
PÚBLICO EN GENERAL
QUE PRESENTAN:
ELIGIO ARCOS OVANDO
JEFFREY IVÁN MONTEJO MARTÍNEZ
MARIO ENRIQUE SUASTE DZIB
EDGAR PÉREZ CANTE
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN:
MECATRÓNICA
GENERACIÓN:
2011-2013
San Antonio Cárdenas, Carmen, Campeche Enero de 2013
AGRADECIMIENTOS
A DIOS:
Con cada día de la vida nos brinda la armonía para poder seguir luchando y las
fuerzas para lograr nuestras metas y por habernos dado vida, paciencia y la
capacidad para terminar con éxito esta etapa de preparación en nuestras vidas,
con la finalidad de afrontar los retos que se nos presenten en el futuro.
PADRES:
Desde luego le damos las gracias de manera muy especial a nuestros padres,
quienes con su apoyo moral, económico y, sobre todo, el gran amor que nos
han demostrado, nos ayudaron e inspiraron a seguir adelante, en todo momento,
sin desfallecer. Les estaremos agradecido toda la vida y tengan por seguro que
recompensaremos ampliamente todo el esfuerzo que han hecho por todos
nosotros.
PROFESORES:
Por habernos otorgado el placer de compartir sus conocimientos en los
diferentes campos que nos imparten y la paciencia suficiente para poder tolerar
las diferentes preguntas e imprudencias cometidas a su tiempo.
Datos Generales de los Integrantes
Nombre del Primer Integrante:
Mario Enrique Suaste Dzib
Matricula: 4211010563
Dirección: calle 41 entre 42 y 44 Col. Tecolutla C.P. 24100
Tel: 938-379-23-98
Email: [email protected]
Nombre del Segundo Integrante:
Jeffrey Iván Montejo Martínez
Matricula: 4211010219
Dirección: calle chiapas#4 Col Belizario
Tel: 938-141-21.84
Email: [email protected]
Nombre del Tercer Integrante:
Edgar Pérez Cante
Matricula: 4210010592
Dirección: calle Eridano #4 Col. Santa Rita C.P. 24158
Tel: 11-800-29
Email: [email protected]
Nombre del Cuarto Integrante:
Eligio Arcos Ovando
Matricula: 4211010480
Dirección: calle cofre de perote. Mza.29 lote 1 C.P. 24155
Tel: 9384010166
Email: [email protected]
INDICE
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 1
DATOS GENERALES DE LA EMPRESA ......................................................................... 1
PLANTEAMIENTO Y DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA .............................................. 1
PROBLEMÁTICA ................................................................................................................... 3
Pregunta Principal: .................................................................................................................. 3
Preguntas específicas: ........................................................................................................... 3
2. JUSTIFICACIÓN, OBJETIVO Y VIABILIDAD DEL PROYECTO ................................. 4
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................... 4
OBJETIVO ............................................................................................................................... 5
Objetivo general: ................................................................................................................. 5
Objetivos específicos: ........................................................................................................ 5
3. DESARROLLO TEÓRICO ................................................................................................... 7
3.1 MARCO DE REFERENCIA ........................................................................................... 7
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACION ............................................................................. 12
ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................. 12
METODOLOGÍA ................................................................................................................... 12
Tipo de Investigación. ...................................................................................................... 12
Técnicas de investigación ............................................................................................... 12
Proyecto triturador de PET con banda y brazo electroneumático integrado. Cronograma de actividades febrero – abril 2013 ....................................................... 14
3.3 DESARROLLO DEL PROYECTO .............................................................................. 19
Proceso de la planta “Reciclemex” ........................................................................... 19
Diagrama del proceso ................................................................................................... 20
Secuencia del proceso.................................................................................................. 21
Fase Automatizada: ....................................................................................................... 21
Fase Manual: ................................................................................................................... 23
Circuito para accionar el compresor. (Corriente alterna) ........................................... 25
Circuito para accionar la banda transportadora ( 12 volts corriente directa) .......... 27
Circuito para accionar el primer brazo electroneumático( prensadora, 24 volts CD) ............................................................................................................................................. 27
Circuito para la trituradora ............................................................................................... 28
CONCLUSIONES ............................................................................................................. 44
FUENTES DE INFORMACION .............................................................................................. 44
1
1. INTRODUCCIÓN
DATOS GENERALES DE LA EMPRESA La empresa Coca-Cola S.A. de C.V. se encuentra ubicada en la carretera
Federal 180, S/N. C.P. 24150. Es una empresa del Sector Privado y se dedica a
la transportación, descargas, administración y de almacenamiento de refrescos en
el sector de Ciudad del Carmen.
PLANTEAMIENTO Y DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
El Tereftalato de polietileno PET fue desarrollado en la de la década los cuarentas
en busca de una fibra que substituyera al algodón, ya que por las circunstancias en
guerra en las que se encontraba el mundo era difícil la importación de éste, de
países Africanos. Fue hasta los 70´s cuando se desarrollaron los primeros envases
de PET, que por las propiedades y características permitieron el desarrollo masivo
del mismo para la distribución y venta de bebidas.
Por las mismas características que presenta el PET es posible ser reciclado
y ayudar al medio ambiente a reducir la contaminación, existen tres diversas formas
de aprovechamiento de los envases de PET, un reciclado mecánico que consiste
básicamente en la molienda y purificación de las hojuelas de PET hasta el grado
que se requiera, un reciclado químico que se realiza mediante una serie de procesos
químicos en los que las moléculas puras del PET son regeneradas y un
aprovechamiento energético en el que se aprovecha la energía que produce la
combustión de los envases y desperdicios de PET.
2
Para el desarrollo de un proyecto es necesaria la realización de un estudio de
mercado, de un estudio técnico, un estudio económico y una evaluación económica.
La realización de un estudio de mercado permite conocer las necesidades de los
consumidores y la aceptación de un nuevo producto dentro del mercado. Esto
conlleva a la investigación de un registro histórico de la demanda y oferta, para
poder determinar un pronóstico que sirva como parámetro, para conocer el
comportamiento futuro y conocer cuánto producir y a qué precio, además de cómo
se distribuirá el producto para este caso el la comercialización de pellets de PET
reciclado.
Con lo que respecta a un estudio técnico básicamente es determinar el lugar
óptimo donde se instalará la planta, el tamaño del proyecto, la descripción del
proceso y la determinación de la organización humana para que opere la planta.
Todo esto mediante la aplicación de métodos y técnicas de ingeniería como lo son
evaluación por puntos, método de escalación, método de Vogel, diagrama de
bloque, de flujo y analítico, el método SLP y otros que permitan el uso óptimo de los
recursos.
En un estudio económico se describen todos los costos que se generan en
la operación de la instalación de la planta, como lo son los costos de producción, de
ventas y de administración, que en conjunto forman los costos de operación,
además determinar indicadores financieros como las depreciación, la TMAR, los
estados de resultados, los planes de financiamiento, entre otros.
3
PROBLEMÁTICA
Se debe a que el plástico es un material que tarda alrededor de 300 años en
descomponerse. Lo queprovoca acelerar la destrucción del planeta afectando así a
generaciones futuras. En si es un factor que perjudica seriamente el suelo y su
contaminación es toxica, aparte la mayoría de las veces la gente quema el plástico
lo cual es contaminante para el aire y sin duda es un caso crítico para la vida
humana.
El reciclaje es una opción para mejorar la problemática de contaminación que
al igual se puede sacar fruto de esto hablando en economía. En si el reciclaje es
un conjunto de procesos mediante los cuales se aprovechan y trasforman los
residuos sólidos recuperados y se devuelven a los materiales sus potencialidades
de reincorporación como materia prima para la fabricación de nuevos productos. La
problemática de los residuos sólidos es la falta de conciencia, información e interés
de la comunidad para darle un mejor destino a estos residuos que poco a poco está
acabando con el medio ambiente.
Pregunta Principal: ¿Cómo reducir la contaminación ambiental a partir del reciclaje de PET?
Preguntas específicas:
1. ¿Qué se obtendría como ganancia al hacer uso del reciclaje?
2. ¿Habría un mejoramiento en el planeta si se reciclara y se aprovechara al
máximo el plástico?
3. ¿En que se convertiría los productos reciclados y en donde se utilizaría?
4. ¿Usted cree que valdría la pena invertir en este proyecto?
4
2. JUSTIFICACIÓN, OBJETIVO Y VIABILIDAD DEL PROYECTO
JUSTIFICACIÓN Actualmente día con día en México se producen alrededor 100 mil toneladas
de basura, los Plásticos forman una parte importante (45% en Volumen) y entre
estos, el PET (Polietileno de Tereftalato) es uno de los que más sobresale. Basta
con analizar que el año 2005 se consumió alrededor de 700 mil toneladas de PET.
En los vertederos de toda la República Mexicana, si se suman las cantidades que
se consumieron los años anteriores, se estima que, en forma de botellas, existen
más 5 millones de toneladas de este plástico.
La mayoría fueron utilizadas para envase de bebidas carbonatadas (refresco),
aguas, aceite, alimentos, medicamentos y cosméticos. Si son recuperados
apropiadamente, pueden ser una materia prima muy valiosa, puesto que pueden
ser reutilizados para desarrollar envases alimenticios, fibras, láminas, telas, etc. Y
así aprovechar al máximo los desechos plásticos y reducir la contaminación
ambiental. Además de que la cultura del reciclaje no tiene un gran huaje en nuestro
país.
Es necesario e importante el desarrollo de plantas recicladoras en México
para reducir la contaminación ambiental y aprovechar al máximo los materiales. Aún
más de aquellas plantas de polímeros (plásticos), ya que son materiales que tardan
hasta 10 años en degradarse. En la actualidad el polímero más desechado por el
consumo humano es el PET, ya que los envases de refrescos y de algunas otras
bebidas, así como de algunos detergentes, son realizados con este material.
Es por esta razón la elaboración de este proyecto, para contribuir al desarrollo de
este tipo de industrias, en específico de envases de PET. Así como también para
motivar a los inversionistas y al gobierno estatal a invertir en este tipo de industrias
5
que son rentables, generan empleo, progreso y reducen la contaminación
ambiental.
Para poder hablar de un tema es necesario conocerlo, al principio se da un
marco referencial acerca de la historia, características, propiedades, y principales
usos del PET(Tereftalato de Polietileno). Así como una descripción de los métodos
para poder realizar elreciclaje del PET, ya sea químico o mecánico.
Es por eso que nuestro equipo, se ha propuesto hacer un proyecto
Recicladora de “PET” (Poli EtilénTereftalato) de Coca-Cola, para crear conciencia
acerca de la importancia del cuidado del planeta, ya que necesitamos tenerlo sano
para tratar de evitar los efectos de la contaminación y lograr mejor calidad de vida.
OBJETIVO
Objetivo general:
Reciclar, Diseñar y elaborar un prototipo que triture el PET para reducir los efectos
de contaminación debido al uso del plástico en la vida cotidiana y mejorar el uso de
esta.
Objetivos específicos:
1. Compactar diferentes tipos de botellas de plástico haciendo uso de la
neumática.
2. Triturar las botellas de plástico compactadas mediante dos filas de cuchillas.
3. Generar material PET para vender con los inversionistas mayoritarios
interesados en este negocio.
6
4. Transportar las botellas de plástico trituradas para que de esta manera se
cuide el planeta y poder ser responsables para evitar daños en un futuro.
5. Hacer conciencia sobre lo que es el reciclaje y en que nos ayuda en el medio
ambiente para ser responsables.
7
3. DESARROLLO TEÓRICO 3.1 MARCO DE REFERENCIA
¿QUE ES EL PET?
PET (Polietileno Tereftalato) es un material fuerte de peso ligero de poliéster claro.
Se usa para hacer recipientes para bebidas suaves, jugos, agua, bebidas
alcohólicas, aceites comestibles, limpiadores caseros, y otros. Se desarrolló primero
para uso de fibras sintéticas por la British CalicoPrinters en 1941. Aunque se produjo
para fibras, el PET empezó a ser usado como películas para empaquetar a
mediados de los años sesenta, y en los inicios, la técnica para expandir botellas
orientadas biaxialmente se desarrolló comerciante.
Así que la invención del PET trajo muchos beneficios los cuales fueron:
Que actúa como barrera para los gases, como el CO2, humedad y el O2
Es transparente y cristalino, aunque admite algunos colorantes
Irrompible
Liviana
Impermeable
No tóxica, a cierto grado, ya que todos los plásticos tienen cierto grado de
toxicidad, cualidad necesaria para este tipo de productos que están al
alcance del público en general. (Aprobado para su uso en productos que
deban estar en contacto con productos alimentarios)
Inerte (al contenido)
Pero como toda nueva invención tiene grandes beneficios y en algunas ocasiones
a problemas; la creación de este dio origen a un problema muy grave que es la
contaminación del suelo y el agua.
8
En lo que nos referíamos a contaminación se da porque la humanidad no tiene la
cultura del reciclado y del almacenamiento de residuos en lugares específicos
(basureros, botes de basura, etc.).
Si esto lo reducimos los puntos más relevantes a considerar son los siguientes:
De los 12 millones de toneladas que se consumen en el mundo, solo se
recicla el 20%.
Resistencia del PET a esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta
alta rigidez y dureza.
Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy
adecuado para la fabricación de fibras.
En México, el principal uso de los envases de PET lo llevan las botellas de
refresco, con más del 50%, seguido del agua embotellada (17%).
Los residuos de PET representan entre el 2-5% del peso y 7-10% del
volumen en los rellenos sanitarios, y entre 25 y 30% de los residuos sólidos
municipales generados en el país.
El PET y el Medio Ambiente.
El principal problema ambiental del PET es su disposición, ya que una vez que se
convierte en residuo, es notoria su presencia en los cauces de corrientes
superficiales y en el drenaje provocando taponamiento y dificultades en los procesos
de desazolve, facilitando inundaciones, así como en las calles, bosques, selvas y el
océano generando de esta manera “basura”.
A pesar de que las características físicas y químicas aseguran que este material es
inerte en el medio ambiente, el impacto visual que produce su inadecuada
disposición es alto y perceptible para la población.
¿Qué alternativas de solución se están implementando?
Reducir el peso de los envases y envolturas. Algo que ya se está haciendo.
Reusar los envases y envolturas. También ya se está haciendo.
9
Reciclarlos. Se hace con los que existe rentabilidad comercial.
Incinerarlos. Se puede hacer con todos menos con los clorados. Estos producen
compuestos venenosos (dioxinas) o gases de cloro que atacan la capa de ozono.
La capa de ozono nos protege de los rayos UV que causan cáncer de piel.
Usar plásticos degradables. Todavía son más caros. Alrededor de 30 – 50 %.
Incorporar aditivos degradables en los plásticos convencionales. Aumentan su costo
en aproximadamente 10 %.
SISTEMAS DE RECICLADO
Hay tres maneras de aprovechar los envases de PET una vez que terminó su vida
útil: someterlos a un reciclado mecánico, a un reciclado químico, o a un reciclado
energético empleándolos como fuente de energía.
Refiriéndonos a las tres maneras de aprovechar el PET, la idea más eficaz y factible
que se ha tenido es el del proceso de trituración.
En donde el plástico pasa por una serie de etapas, las cuales mencionaremos a
continuación.
Compresión: El moldeo por compresión es un método en el que el material
generalmente un polímero es colocado en la cavidad de un molde abierto el
cual se cierra, se le aplica calor y presión para forzar al material a entrar en
contacto con todas las áreas del molde, mientras que el calor y la presión se
mantiene hasta que el polímero se ha curado. El proceso se emplea en
resinas termoestables en un estado parcialmente curado, ya sea en forma de
pellets, masilla, o preformas. El moldeo por compresión es un método de alta
presión, adecuado para las piezas complejas, de alta resistencia con
refuerzos de fibra de vidrio.
10
Transportación: Esta etapa es de mucha importancia, ya que en la actualidad
la transportación de materiales (PET) se realiza automáticamente gracias a
los avances tecnológicos que se han producido; la etapa funciona por
tiempos en donde después de haber pasado la compresión cierto número de
desechos pasa a las bandas transportadoras las cuales están dirigidas a la
etapa de trituración.
Trituración: En dicho recinto, entre las cuchillas del rotor y el estator, se tritura
el material, obteniéndose un producto molido, con cantos bien definidos y
bajo contenido de polvo, que, gracias a su buena fluencia, es idóneo para
una nueva transformación inmediata.
A continuación, a través de la criba dispuesta en torno al recinto de
trituración, electro pulida y, por tanto, de bajo desgaste, las botellas trituradas
en forma de copos son extraídas rápidamente por un potente sistema de
aspiración integrado. El brevísimo tiempo de permanencia del producto
molido dentro de la máquina conduce a un bajo consumo de energía
específico, a un reducido desgaste de las cuchillas y, en último efecto, a una
capacidad extremadamente alta.
11
Ejemplo de máquina trituradora:
Ml 1400 sistema de lavado y trituración.
El sistema combina lavadero y trituración de residuos de plásticos, tal como botellas
PET, películas (pre-cortadas en una guillotina) y otros. El concepto de la máquina
(patentado) es derivado del diseño mecánico del densificador Costarelli, y efectúa
a la vez los trabajos del lavado y machacar del material. El lavado es causado del
agua inyectada y la fricción mutua de los flases debido al giro del rotor con sus
cuchillas. Una película de aire inyectada tangencialmente prohíbe que el material
se ataca a la pared del bote.
El proceso se efectúa en lotes. El material viene cargado de arriba y después del
lavado viene descargado a través una puerta lateral actuada por medio de
hidráulica. El material tiene una humedad residual de aproximadamente 20% y tiene
que ser secado en continuación. Proponemos centrifugas y, si hubiera falta,
secadoras térmicas
12
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACION
ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
La trascendencia de este proyecto radica en que permita a cualquier persona que
desee contribuir al medio ambiente adquirir nuestro equipo para que de esta manera
pueda triturar el PET que se genera día con día en las calles así mismo en un
periodo de largo plazo se pueda optimizar y tener el control del PET en nuestro país.
El quipo a desarrollar consiste en una trituradora integrada con una banda
totalmente automatizada, con el fin de hacer más fácil el proceso de reducir el PET
a un tamaño mínimo para que de esta manera beneficie a los inversionistas que se
dedican al tratamiento del PET.
METODOLOGÍA
Tipo de Investigación.
La investigación es de tipo de aplicación general, ya que se debe tener el
conocimiento mínimo de cómo utilizar un equipo eléctrico, al mismo tiempo el
público debe saber las herramientas a utilizar para darle mantenimiento.
Por otro lado, el propósito de la investigación es descriptivo porque cada persona
expresa las comodidades que le gustaría tener en un equipo que tenga las
características que nosotros ofrecemos, de esta manera se realizó un perfil con las
opiniones del público y fue la razón por la cual decidimos el modelo y las
características de nuestro equipo.
Técnicas de investigación
13
Se utilizaron 3 técnicas, en primer lugar realizamos la entrevista al público en
general, cada persona opinó de manera diferente las condiciones en que les
beneficiaría un equipo como el que nosotros ofrecemos, al final se realizó la
conclusión tomando en cuenta la información de 40 personas.
En segunda instancia se programó la encuesta para esto seleccionamos las 10
preguntas más importantes y se imprimieron 20 hojas de respuesta, al igual que la
entrevista se enfocó al público en general.
Por último, se realizó el método de la observación el procedimiento consistió
básicamente en utilizar los sentidos para observar los hechos, realidades sociales
y a las personas en su contexto cotidiano. Para que dicha observación tenga
validez, será necesario que tenga un objetivo particular determinado y guiado por
un cuerpo de conocimiento. Para este método se formularon solo 7 preguntas y se
programaron en diferentes lugares de la ciudad.
Descripción y Planificación de la población.
Se analizó que características deberían ser las más cómodas que beneficiarían al
público en general, tomando en cuenta la información recaudada en los tres
métodos de investigación antes mencionados. Dichas características se
seleccionaron de la siguiente manera:
Las respuestas que más se repetían fueron las que se seleccionaron y se
discutieron si teníamos las herramientas para complacer al público.
Las opiniones que venían acompañadas de ejemplos del modelo de nuestro
equipo fueron las que nos ayudaron a realizar nuestro proyecto puesto que
nos proporcionaron información muy importante como por ejemplo cómo
hacer el diseño de las cuchillas trituradoras.
14
Se comprobaron las estrategias propuestas por el público mediante una
simulación en un software y de esta manera nos convencimos de la
importancia de dichas opiniones.
Proyecto triturador de PET con banda y brazo electroneumático integrado. Cronograma de actividades febrero – abril 2013
Id. Nombre de la tarea Comienzo Fin Duración Semana del 17‐23 de febrero del 2013
17 18 19 20 21 22 23
1 Planteamiento del diseño del proyecto
18/02/2013 18/02/2013 1 d
2 Recolección de
información de los circuitos
19/02/2013 21/02/2013 3 d
3 Extracción de los engranes de la trituradora
22/02/2013 23/02/2013 2 d
Id. Nombre de la tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 10‐16 de febrero del 2013
10 11 12 13 14 15 16
1
Realización de la primera parte del
reporte: presentación,
índice e introducción
14/02/2013 14/02/2013 3 h
2 Entrega de la
primera parte del reporte
15/02/2013 15/02/2013 2 h
15
Id. Nombre de la
tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 17 ‐ 23 de Marzo del 2013
17 18 19 20 21 22 23
Id. Nombre de la tarea Comienzo Fin Duración Semana del 24 de Feb. Al 2
de Marzo del 2013
24 25 26 27 28 1 2
1 Búsqueda de los
nuevos engranes de la trituradora
24/02/2013 24/02/2013 1 d
2 Soldadura de los
nuevos engranes de la trituradora
25/02/2013 27/02/2013 3 d
3
Acondicionamiento del recipiente (pulido, lijado,
pintado)
26/02/2013 26/02/2013 1 d
4 Se afilaron a las
cuchillas 01/03/2013 02/03/2013 2 d
Id. Nombre de la tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 3 ‐ 9 de Marzo del 2013
3 4 5 6 7 8 9
1
Pedido del material en mercado libre para hacer los
circuitos
03/03/2013 03/03/2013 1 d
2 Prueba del circuito electroneumático
04/03/2013 04/03/2013 1 d
3 Adquisición de una placa metálica para compactar el PET
05/03/2013 05/03/2013 1 d
4
Se acondiciono la banda ( Limpieza,
Prueba de funcionamiento)
07/03/2013 08/03/2013 2 d
16
1
Se realizó el circuito de la cerradura en
protoboard y se le cargo el
archivo .hex al pic.
17/03/2013 17/03/2013 1 d
2
Se realizó el circuito de la cerradura
electrónica en placa fenólica y se comprobó que
funcionara
18/03/2013 19/03/2013 2 d
3 Se realizó la
programación en labview
19/03/2013 21/03/2013 3 d
4 Remodelación del mecanismo para triturar
19/03/2013 23/03/2013 5 d
5
Entrega de la interfaz con labview en la universidad
19/03/2013 19/03/2013 1 d
Id. Nombre de la tarea Comienzo Fin Duració
n
Semana del 10 ‐ 16 de Marzo del 2013
10
11
12
13
14
15
16
1
Se compraron tubos para sujetar a la banda y se le
integraron a la misma
10/03/2013 10/03/2013 1 d
2 Se consiguió el compresor
11/03/2013 11/03/2013 1 d
3
Se compró una unión para la manguera del compresor, este
mismo día se hizo una prueba de este
mismo.
12/03/2013 12/03/2013 1 d
4
Se quitaron los botones de paro de
emergencia y encendido que tenía
la trituradora,asítambié
n la cerradura electrónica y se comprobó que funcionara.
14/03/2013 15/03/2013 2 d
17
Id. Nombre de la
tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 31 de Marzo al 6 de Abril
del 2013
31 1 2 3 4 5 6
1 Se instalaron los dos pistones en la
banda 31/03/2013 31/03/2013 1 d
2 Se pintó la
trituradora y la banda
01/04/2013 01/04/2013 1 d
3
Se adaptó el circuito de la
cerradura con la chapa
electromagnética
02/04/2013 03/04/2013 2 d
Id. Nombre de la
tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 24 ‐ 30 de Marzo del 2013
24 25 26 27 28 29 30
1
Se realizaron los circuitos con relevador para accionar la banda, la
trituradora, y el compresor
24/03/2013 25/03/2013 2 d
2
Se realizó el circuito en placa fenólica del contador de objetos y se instaló en la
banda
26/03/2013 26/03/2013 1 d
3
Se soldaron tuercas a las dos
placas de compartimiento
27/03/2013 27/03/2013 1 d
4
Se realizó un gabinete donde se integrarían todos los circuitos
28/03/2013 29/03/2013 2 d
18
y la interfaz de labview
4
Se realizó el sensor con
infrarrojos y se colocó en la zona de peligro de la trituradora
03/04/2013 04/04/2013 2 d
5
Se instaló el compresor con los pistones y los
circuitos electroneumático.
05/04/2013 06/04/2013 1 d
Id. Nombre de la
tarea Comienzo Fin Duración
Semana del 7‐13 de Abril del 2013
7 8 9 10 11 12 13
1
Se realizó la interfaz para controlar el
proceso desde el Ipad.
07/04/2013 07/04/2013 1 d
2
Se hizo la conexión de la botonera con los pistones y las electroválvulas
08/04/2013 09/04/2013 2 d
3
Se realizó la conexión de todos los
circuitos con la interfaz de
labview y arduino para hacer una prueba general.
10/04/2013 11/04/2013 2 d
4
Se comenzaron a corregir las fallas detectadas en la programación de
labview
12/04/2013 13/04/2013 1 d
19
3.3 DESARROLLO DEL PROYECTO
Proceso de la planta “Reciclemex”
Nuestro proceso consistirá en almacenar el PET, prensarlo, transportarlo a una
banda eléctrica y triturarlo de manera automática.
El producto final será el PET triturado, esto con la finalidad de facilitar el
almacenaje, el transporte, así como el proceso que convertirá nuestro producto
final en otro producto ya terminado.
Para poder automatizar este proceso se utilizó el software LabView, donde se
programó y después hacer el interfaz con el microcontrolador ARDUINO, que ésta
a la vez manda los pulsos de 5 volts de corriente directa.
También fue necesario hacer diferentes arreglos para poder encender los
dispositivos que utilizamos de salidas, ya que algunos de éstos trabajan con
corriente alterna, y otras con corriente directa.
20
Diagrama del proceso
Entradas y Salidas
Entradas: En este proceso tendremos 2 entradas.
Sensores Infrarrojos y Fototransistores.
Salidas: Aquí tenemos 5 salidas.
Compresor ( Corriente Alterna )
21
2 Brazos Electroneumáticos (Pistones ) ( 24 volts de Corriente Directa )
Banda Transportadora. ( 12 volts de corriente Directa )
Trituradora. ( Corriente Alterna )
Todas las entradas y salidas son analógicas.
Variables a controlar
Presión.- aquí se medirá la presión que ejercerá el brazo electroneumático
para comprimir el PET, se debe almacenar 150 psi, para ejercer 120 psi de
presión.
Velocidad de la banda transportadora.- La velocidad que tendrá la banda es
de .2 k/h.
Potencia.- La potencia del motor de la trituradora será de 1000 RPM.
Secuencia del proceso
Fase Automatizada:
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Primero se debe de encender el compresor para almacenar 150 psi, con la
finalidad de poder ejercer una presión de 120 psi para que pueda triturar el
PET.
Ya una vez almacenado el aire comprimido necesario, apagamos el
compresor.
Inicia el proceso con el encendido de la banda transportadora.
Se espera 4 segundos y se acciona el primer brazo electroneumático
mediante un pulso alto (1), espera 2 segundos, regresa el pistón a su lugar
de origen mediante un pulso bajo (0). (ésta acción es para triturar el PET.)
La operación anterior se ejecuta 3 ciclos la misma acción.
Se acciona el segundo brazo electroneumático mediante un pulso alto (1),
espera 2 segundos, regresa el pistón a su lugar de origen mediante un pulso
bajo (0). (aquí el PET caerá a la banda transportadora para llevarlo a la
trituradora.)
Se enciende la trituradora durante 15 segundos.
Se apaga la trituradora después de ese tiempo transcurrido.
Se ejerce un tiempo de espera de 5 segundos para iniciar el ciclo
nuevamente.
Cuando se inicia de nuevo el ciclo ya no se encenderá el compresor ya que
tenemos almacenado suficiente aire comprimido, solo se encenderá de nuevo
cuando ya se haya acabado dicho aire.
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Fase Manual:
En esta fase se hizo un gabinete donde estarán
todos los circuitos electrónicos, en ese gabinete
implementamos un teclado matricial para tener
una puerta de seguridad, ésta se acciona
mediante un PIC 16F877 programable y a la vez
cuenta con una pantalla de LCD.
Este gabinete lo hicimos porque pensamos que
los circuitos electrónicos son una parte esencial,
así como a la vez riesgosa para los usuarios, donde solo podrán tener acceso a ella
personal calificado.
Para poder abrir la puerta tenemos que digitar una contraseña de 4 dígitos, al ser la
contraseña correcta manda el pulso y la barra electromagnética se desmagnetiza
dando como resultado la apertura del gabinete.
Sensores:
Aquí se utilizaron 2 sensores (infrarrojos y fototransistores), uno de ellos se
posicionó en la parte del lado de las cuchillas por afuera, con la finalidad de que si
el PET no llegase a caer dentro de las cuchillas dichos sensores activarán una
alarma, indicando que existe un error.
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El otro sensor se puso en el lado de la banda transportadora como indicador que cuando cense la presencia del PET nos dará lectura del peso de dicha botella, esta lectura será mediante un display de 7 segmentos, y se hizo con un pic programable 16F184A.
Paro de Emergencia:
Al mismo gabinete se le puso un paro de emergencia con la tarea de poder parar la trituradora en caso de algún fallo, este paso de emergencia es básico ponerlo en cualquier proceso, ya que te lo piden las mismas normas mexicanas por cuestión de seguridad.
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Circuitos:
Como se mencionó en páginas anteriores, el proceso es controlado mediante el software de LabViewdonde desde ahí se manda la señal a un pin programado del arduino, del pin va al arreglo (circuito) y del circuito se acciona el dispositivo (salida).
No olvidemos que dicho arreglo se hace ya que el arduino trabaja con 5 volts de corriente directa, y nuestras salidas trabajan a corriente alterna, a 12 y a 24 volts de corriente directa.
Circuito para accionar el compresor. (Corriente alterna)
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Circuito para accionar la banda transportadora ( 12 volts corriente directa)
Circuito para accionar el primer brazo electroneumático( prensadora, 24 volts CD)
Nota.- Este mismo circuito se emplea para activar el segundo brazo electroneumático, que es el que va a empujar el PET a la banda transportadora.
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Circuito para la trituradora
Circuito para el sensor de la trituradora
Proceso de la cerradura Materiales:
PIC 16F877A Pantalla LCD de 16 x2 Teclado matricial de 4x4 Resistencias de 10 kΩ, 330Ω, 1 kΩ Cristal de cuarzo de 4 MHz Capacitores cerámicos de 22 pF. Led’s PIC 16F84A Led infrarrojo Fototransistor.
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Desarrollo
Cerradura electrónica
Para realizar este circuito, lo que se realizamos primero fue escoger el pic que utilizaríamos que este caso fue el pic 16F877A. ¿Pero por qué optamos por este PIC?
La razón por la cual utilizamos este PIC es por sus ventajas y son las siguientes:
1. CPU RISC DE ALTO DESEMPEÑO¸ La ventaja radica en la velocidad de procesamiento pues mientras lee la memoria de programa puede estar ejecutando instrucciones, así cuando termina de ejecutar una instrucción ya tiene lista la otra para sin perder tiempo, en ese siguiente ciclo de reloj ejecutarla.
2. 35 Instrucciones por aprender; Por ser del tipo RISC, se tiene un reducido set de instrucciones en el cual destaca el uso del registro W.
3. Todas las instrucciones se ejecutan en un solo ciclo de reloj. 4. Flash 8Kb x 14 bit. 5. RAM 368 x 8. 6. EEPROM 256 x 8. 7. Stack de 8 niveles.
Después de haber escogido el PIC, procedimos a realizar la programación mediante el software pic c compiler.
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Ahora explicaremos parte de la programación realizada, al iniciar un programa en el software seleccionamos el tipo de pic a emplear ya que se genera un código fuente en la hoja de trabajo del programa, incluimos los drivers del LCD y el teclado matricial ya que es importante para que el programa pueda correr al 100%; después declaramos la variables que manejaremos durante el programa.
Se crearon subrutinas específicas para la ejecución de cada parte del programa por ejemplo la subrutina de “menú del administrador” en donde declaramos la palabra reservada para poder mostrar el texto en el LCD, el tiempo en que saldrá el mensaje, se utiliza el ciclo for que contiene la palabra reservada del teclado para que pueda ser ejecutada se cierra el ciclo con do, se declara la puertaA y el pin 1 con la palabra reservada bit_set, se coloca tiempo, y para terminar esta subrutina se emplea el IF en que si se presiona la tecla 2 saldrá un mensaje que dirá ingrese la clave anterior y al ingresarla se dará la opción de poder cambiar la contraseña en el circuito físico ya que utilizamos la memoria eprom para
El programa contiene ciclos y palabras reservadas como son lcd_init (para llamar el lcd), lcd_puct (para visualizar las frases en el lcd), break, goto, kbd_getc; for, while, if, con estos ciclos se realizó la mayor parte del programa como se observa en la imagen.
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Al tener la programación ya lista, realizamos la simulación con ISIS Proteus antes de montarlo en protoboard.
Montamos el circuito físicamente en el protoboard, siguiendo cuidadosamente el diagrama realizado en el software. En donde para el teclado matricial utilizamos los pines del 33 al 39, para el lcd fueron los pines 22, 23, 27, 28, 29 y 30, para la frecuencia de reloj fueron los pines 13 y 14, para la salida fue el pin 18 de igual manera se empleó un buzer en el pin 23 y tres leds en los pines 15, 16 y 18. En el LCD se tuvo que colocar un potenciómetro para regular el contraste de la pantalla.
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Quedando de la siguiente manera.
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La aplicación que le estamos dando a la cerradura electrónica es de controlar un chapa electromagnética que hasta cuando no se digite la contraseña correcta la chapa estará magnetizada impidiendo el acceso al interior del centro de control.
Sensores
Se efectuó la programación mediante el software MPlab en donde la programación se realiza en assembler siendo el primer lenguaje de programación para los microcontroladores, primeramente ejecutamos el programa posteriormente seguimos los pasos para realizar un nuevo proyecto.
En un principio agregamos las líneas de configuración adicional para que el programa se ejecute. Declaramos las direcciones de puerta, puertab, intcon, estado y tmr0 e iniciamos la lectura del picdesde la posición "0" con la palabra org. Modificamos el registro estado para entrar y salir de ambos bancos y a la vez para hacer la división de frecuencia del "tmr0", colocamos una etiqueta de nombre "sensor" luego otra con nombre "sensor1". seguidamente la instrucción
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"btfss" para que cuando el bit 1 de "porta" sea 1 se genere un pulso y ese mismo tenga la salida en el bit 1 de “portb”, realizando lo mismo en la etiqueta del sensor1 teniendo como entrada el bit 2 de “porta” y salida el bit 2 de “PORTB”.
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Para el montaje lo que se realizó primero fue alimentar el pic mediante los pines 5 y 14 negativo y positivo respectivamente, se colocó el cristal de cuarzo con sus capacitores cerámicos respectivos de 22pf, los pines 2 y 3 se utilizaron como entradas en donde mientras el sensor no sea saturado no mandara ningún pulso a la salida en los pines 8 y 9; el sensor está conformado por el leds infrarrojo que viene siendo el emisor y el fototransistor es el receptor, el sensor funciona de la siguiente manera la salida del fototransistor va hacia el colector, la base del transistor se dirige a la regulación del potenciómetro y el emisor se dirige al pin de entrada que se está utilizando del PIC, el potenciómetro nos sirve para regular el alcance del sensor.
Este circuito lo implementaremos por si ocurre alguna falla al momento de pasar el pet de la banda a la trituradora y si este no cae dentro de las cuchillas el sensor mandara un pulso para asi activar un
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Programación en LabView.
Panel Frontal
En la prohgramación de LabView se trató de hacer de manera simple pero que sea eficiente, como se muestra en la figura anterior en el panel frontal, se programó para que se ejecute de forma manual y automática, esto para que cuando se tenga algún problema ó algún fallo podamos manipular el proceso manualmente.
En esta imagen muestra cómo se controla de manera manual.
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Aquí vemos de manera automática, que ya hemos mencionado anteriormente en que consiste el proceso
También de manera manual el usuario le puede poner el tiempo que desee que que la trituradora este encendida.
El tiempo de espera se refiere a una vez que se termine el ciclo, es decir, que la trituradora se apague, se le da un tiempo para que reinicie el siguiente ciclo.
La conexión a ARDUINO es donde se ve el puerto que está conectado el mismo
En la esquina superior izquierda se le puso fecha y hora del sistema, es decir, de la computadora, esta se pone en automático una vez hecha el interfaz con el ARDUINO.
Diagrama de Bloques.
Primero establecimos el puerto para la conexión a ARDUINO, después abrimos el puerto del mismo donde ya por default ya viene configurado (velocidad de baudios que en este caso es de 115200, el tipo de tarjeta que es el UNO, osea el modelo del mismo, y los bytes por paquete que son 15.
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Definimos la numeración de los pines y que son de escritura, los pines los configuramos de la siguiente manera:
Pin 3.- Compresor.
Pin 4.- Banda Transportadora.
Pin 5.- Trituradora.
Pin 6.- Brazo.
Pin 7 .- Electroválvula ( Segundo Brazo).
Despues definimos que todos los pines de escritura estarán a 0 volts, ya que de esa manera arrancaremos el programa en donde estén apagadas todas las salidas.
Para que tenga la hora del sistema ó de la computadora nos fuimos a GATE DATE/ TIME STRING, eso lo localizamos en programming, y waits.
Toda la programación se hizo con Flat Sequence, a las imágenes para que tengan movimiento se les asigno un número a cada imagen para que simule movimiento, ese número de imagen estará en la secuencia que le corresponda.
Primera y Segunda Secuencia.
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En esta imagen, en la primera secuencia le metimos un For, es decir las imágenes de la banda son flechas y para simular movimiento, se le puso una flecha con el número 1, otra flecha con el número 2 y 3 respectivamente, esto con un tiempo de 250 milisegundos, que haga 3 ciclos, ósea, 1, 2, 3.
Con esto simulamos arrancar la banda transportadora.
En la misma secuencia para que el compresor sea de forma manual, recuerden que el compresor es así ya que necesitamos almacenar un cierto número de psi, lo metimos en un Case Estructure, con el pin 3 que corresponde al compresor con 0 volts, ósea inicia apagado.
Ya fuera del Case, dentro de la misma primera secuencia las imágenes de la trituradora, servo y brazo los pusimos en 0 volts, es decir sin movimiento.
Por último en esta primera secuencia el pin 4 que corresponde a la banda está a 5 volts, ósea manda un 1 lógico a ese pin (encendido), y los demás pines 5,6 y 7 están a 0 volts (0 lógico) sin señal.
En la segunda secuencia tiene un tiempo de 4000 milisegundos (4 segundos), las imágenes de la banda, con 3 ciclos (N).
Tercera y Cuarta Secuencia
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Ya en la tercera secuencia ponemos la imagen del brazo en 1, ese 1 simula el movimiento, el pin 6 (brazo), lo ponemos a 5 volts ( 1 lógico) y como la banda siguen movimiento copiamos el mismo For con la imagen de la banda con un tiempo de 150 milisegundos.
Tanto el movimiento de la banda y el sistema con stop estará en todas las secuencias del programa excepto en el tiempo de espera que es cuando se apaga la trituradora y termina el primer ciclo.
En la cuarta secuencia le metimos un tiempo de 2000 milisegundos de espera para que el brazo este sin hacer nada.
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Quinta, Sexta y Séptima Secuencia.
En la quinta secuencia la imagen del brazo lo ponemos en 0 que esto indica que regresa a su posición original, el pin 6 (brazo) está a 0 volts (0 lógico), ósea el arduino no manda señal y con esto el brazo retorna.
Como ese movimiento de accionarse y regreso del pistón se hace 3 veces, en las siguientes secuencias se hace lo mismo, poniendo tanto las imágenes como el pin 6 (brazo) en 1 y 0 lógico.
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Ya en esta imagen la primera secuencia nos indica que la imagen del servo se pone 1 simulando en el panel frontal que se acciona y el pin de escritura 7 (Electroválvula, Segundo Brazo) lo ponemos a 5 volts, ósea con un 1 lógico que es mandar la señal.
La siguiente secuencia dejamos un tiempo de 500 milisegundos y en la próxima secuencia ponemos la imagen del panel frontal que es 0, ósea, que regresa el brazo a su posición original.
El pin 7 (Electroválvula, segundo brazo) que es el pistón que avienta el PET a la banda, lo ponemos a 0 volts, ósea a 0 lógico y el pin 5 (trituradora) en 5 volts ósea un 1 lógico.
Dentro de esta misma secuencia para que se simule en el panel frontal los movimientos de la trituradora se puso otro Flat Sequence dentro de un For, con un tiempo de 250 milisegundos con 5 ciclos.
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En esta secuencia como en panel frontal pusimos un control del tiempo de la trituradora este encendida, pusimos una función aritmética de X que va a multiplicar por 1000 porque el programa trabaja con milisegundos y como un segundo es 1000 milisegundos, entonces el tiempo que le asignemos al control será en segundos.
En la otra secuencia pusimos el pin 5 (trituradora) en 0 volts, 0 lógico y la imagen de la trituradora en 0 también, se decir sin movimiento.
Y por último, en el panel frontal pusimos otro control que es el tiempo de espera e hicimos la misma operación que con el tiempo de la trituradora.
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CONCLUSIONES
Este proyecto consigno un gran esfuerzo y experiencia que son aprovechadas de las materias, sin duda alguna el impulso para lograr esto no se llevaría a cabo sin el trabajo en equipo. El reto de esta actividad fue unir la maquinaria para quedar como un solo proceso ya que se compone de diferentes sistemas.
La trituradora de pets solo enlaza el logro de un proceso y la automatización. Este desarrollo de proyecto se basó en una simulación de circuitos así conocer si había un error y dar compostura de esto. A base de la experiencia anterior el proyecto se le hizo mejoras para componer el triturado y no solo triturado si no el comprimido del producto.
El sistema neumático, eléctrico y mecánico son los sistemas que se conforma el prototipo de triturado de pets.
FUENTES DE INFORMACION
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=3088.0
http://social.msdn.microsoft.com/Forums/es-ES/devcommes/thread/3b8cceff-1611-452e-ac86-04a86c0c57e4/
http://tallerarduino.wordpress.com/2012/10/08/modulo-de-reles/
http://www.forosdeelectronica.com/f24/llave-electronica-pic-16f877-16637/
http://tdrobotica.co/proyectos/electronica/50-sensor-infrarrojo
BOLTON. W. MecatrÛnica sistemas de control electrÛnico en al ingenierÌa mec·nica y elÈctrica. Editorial Alfaomega. Tercera ediciÛn. MÈxico. Febrero. 2006
HERNANDEZ. Jorge. DUQUE. Edison. Curso practico de electrÛnica moderna. CompaÒÌa Editorial TecnolÛgica CEKIT. Revista 27,21. Colombia. Pereira. 1998
