CAPITULO I
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Automatizar una maquinaria para la
producción de block en la región de Perote?
La electrónica es una de las ciencias que
esta siendo llevada, hoy en DIA, a muchas aplicaciones para tratar de resolver problemáticas
específicas, y si esto esta ocurriendo, tal vez no sea descabellado pensar en el
hecho de realizar dicho proyecto con ayuda de la instrumentación electrónica.
Existen varios factores que motivan a la implementación
de nueva tecnología en el ámbito productivo, ya sea, falta de mano de obra,
calidad del producto tiempo de producción muy largo en fin, varias situaciones
que obligan a que la electrónica busque un como poder resolver. En este caso en
particular los motivos por los cuales se
ha propuesto llevar acabo la automatización de la maquinaria empleada en la
elaboración del block es la falta de mano de obra debido a que es un trabajo
pesado, mano de obra un tanto cara y el tiempo tan elevado que se lleva dicha
producción, ya que debido a estos factores antes mencionados los bloqueros
(como se les conoces a los fabricantes de block) se ven en la necesidad de
rechazar pedidos o contratos que les es imposible satisfacer en cuanto a
cantidad y calidad. Así que se decidió tratar de resolver estos problemas que
enfrentan los bloqueros en la región de Perote.
1.2 JUSTIFICACION
Debido a que, en la región de Perote,
existe una gran cantidad de minas de tepezil (piedra porosa de color blanco de
origen volcánico) que es la materia prima con la cual se fabrica el block
empleado en la construcción ya sea de vivienda o de cualquier otro tipo de
edificación, en dicha región desde hace
mucho tiempo sea viniendo fabricado block hasta en patios de casas habitación
como el principal medio económico de sustento de las poblaciones de Los
Molinos, Sierra de Agua, Cruz Blanca, Magueyitos, por mencionar algunas
poblaciones dentro de la región de Perote, Veracruz.
Desde entonces los fabricantes de block se han tenido que
enfrentar a ciertos factores que limitan la producción, que a la vez,
disminuyen la economía que genera dicho rubro, tales como escasez de mano de
obra, o mano de obra demasiado cara, y un periodo bastante considerado para la
fabricación del block.
Es por eso, que se ve en la necesidad de
buscar alternativas viables que ayuden a resolver dicha problemática, y es
donde la electrónica es la mas indicada para tratar de disminuir o erradicar
los problemas antes mencionados y de esta forma desarrollar directamente un
economía mas elevada y por lo tanto un nivel de vida mas favorable para la
región.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivos a corto plazo
1. Seleccionar tecnologías adecuadas para su
aplicación en el diseño de nuevos productos, y automatizar la operación de procesos de producción aplicados al sector
productivo.
2. Diseñar e implementar un sistema automatizado para la
producción de block
1.3.2
Objetivos a medio plazo
1. Transferir tecnología innovadora para
lograr un incremento en la rentabilidad del sector productivo de la región de
Perote.
2. Formar equipos multidisciplinarios
capaces de proponer proyectos innovadores y auto sustentables que promuevan el
desarrollo de las potencialidades regionales.
1.3.3
Objetivos a largo plazo
1.
Proponer una estrategia para optimizar la
producción primaria del Champiñón fundamentada en el control estadístico de
procesos.
2. Proporcionar a personas involucradas
en la producción de block una planta piloto con las herramientas e instrumentos
necesarios para fabricar block.
1.4 HIPOTESIS
Con la implementación de un sistema
automático o automatización de la maquinaria empleada en la fabricación del
block en la región de Perote, Ver., se propone, en base a la problemática
empleada, que de esta manera logre funcionar todo el proceso productivo con solo
la supervisión de 1 o 2 personas, que la calidad del producto terminado se vea
considerablemente favorecida y el tiempo de fabricación sea notablemente
disminuido, logrado entonces, que
directamente se vea favorecido el desarrollo económico de la región antes
situada.
CAPITULO II
MATERIALES
PARA
2.1
BLOQUES DE HORMIGÓN
2.1.1
Definición.
Es una pieza prefabricada de cemento,
agua y áridos. Puede llevar aditivos y pigmentos. Forma sensiblemente
ortoédrica. Dimensiones exteriores no mayores de
2.1.2 Fabricación.
Dosificación:
Llevan unos 200 ó 300 XX de cemento por
m3. Relación agua / cemento = 0'6, pero si empleamos aditivos, puede llegar a
0'3. Se pueden emplear áridos de machaqueo para estructuras, rodados y ligeros.
Amasado:
Se emplean amasadoras llamadas
moldeadoras. Posteriormente se puede utilizar un compactador o compactar por
vibración. Con esta compactación se consiguen mayores resistencias, una
relación agua / cemento baja, buenos acabados geométricos y un curado más
corto.
Curado:
Es importantísimo que se consiga una
hidratación uniforme. El curado dura hasta que el bloque adquiera su
resistencia nominal. Hay varios tipos de curado:
Al aire, generalmente en paletas. Dura unos 15-20 días. Procurar un
ambiente húmedo.
Acelerando o elevando la temperatura, en autoclave con vapor de agua a
presión. Se consigue curar en 6-7 días.
En cámaras cerradas con vapor de agua.
No se emplearán nunca hasta pasados 28
días de su fabricación.
2.1.3
Clasificación.
Por la densidad del hormigón:
Normal: . . . . . . >
Ligero: . . . . . . . <
Semiligero: 1300 < x <
Por el acabado de las superficies:
A cara vista.
A revestir.
Por el índice de macizo:
Hueco: entre 0,4 y 0,8
Macizo: > 0,8
Por su uso:
Estructural.
Cerramiento.
División.
2.1.4
Clase de un bloque.
Consta de tres partes: tipo, categoría y
grado.
El tipo viene definido por el índice de
macizo (H = hueco, M = macizo), el acabado (V = visto, E = a revestir) y las
dimensiones geométricas.
La categoría viene dada por la
resistencia a compresión: R-2'5; R-3; R-4; R-5; hasta R-15 (N / mm2)
El grado viene definido por la absorción.
Puede ser I o II
2.2
PIEDRA ARTIFICIAL.
Sustituye a la piedra natural. Son más
económicos.
Generalmente se emplea una dosificación
rica en cemento, cemento blanco con o sin pigmentos, con una consistencia que
depende del modo de fabricación El árido que utilicemos estará en función de la
piedra que queramos imitar. La forma depende del molde que utilicemos. Antes de
su total fraguado se puede labrar, picar o pulir. La persona que trabaja este
tipo de piedra se llama Portlandista.
Empleo: revestimientos, zócalos,
vierteaguas, cornisas, albardillas, placas. . .
2.3
MARMOL ARTIFICIAL.
Se puede considerar un caso particular de
piedra artificial cuando el árido es mármol.
2.4 BALDOSAS DE CEMENTO.
2.4.1 Materiales
a emplear.
Cemento, marmolina, áridos (de río, de
mina o de machaqueo), aditivos, pigmentos y agua.
2.4.2 Tipos
de baldosa.
Hidráulica: Compuesta de 2 o 3 capas:
·
Capa
de huella (cara vista), con mortero de cemento, arena fina o marmolina, con o
sin colorante. (e "
·
Capa
intermedia o absorbente (secante), mortero seco de cemento y arena fina, o
simplemente cemento, espolvoreado. Esta capa puede no existir.
·
Capa
de base, es la que está en contacto con el suelo. Compuesta de mortero de
cemento y arena.
Se fabrican bocabajo (grosor entre 2 y
3´5 cm. en interiores y entre 2´5 y 4´5 cm. en exteriores). Primero se vierte
la capa vista y se mezclan los colores con ayuda de una pieza metálica llamada Trepa
(para que no se mezclen colores entre sí). Se retira la trepa y se echa la capa
secante; a continuación se le da la vuelta para echar la capa base. Se lleva a
una prensa que generalmente lleva rugosidades o dibujos para aumentar la
adherencia. Para su curado, durante las primeras horas se riegan, a
continuación se sumergen en agua. Se sacan y almacenan y se siguen regando
hasta su curado. No deben emplearse hasta pasados 2 meses de su fabricación.
Monocapa: Se compone de una sola capa, mezcla húmeda o semihúmeda de
cemento y árido (Mármol o piedra dura), con o sin colorantes. La cara vista
puede ser pulida, abujardada, lisa, con dibujos se suelen emplear para aceras tipo “Madrid”.
Terrazo: Compuesta por dos capas:
·
Capa
de huella o vista: Formada por mortero de cemento y árido (arena fina o
marmolina), posibles colorantes y aditivos y mármol o piedras duras que admitan
pulido. (e "
·
Capa
base. Es la capa de apoyo de la baldosa. Está formada por mortero de cemento y
arena de machaqueo o de río.
Conviene entre ambas capas espolvorear
cemento para evitar que se produzcan manchas en la cara vista. Se fabrican
igual que las hidráulicas.
2.4.3 Usos
de las baldosas.
·
Uso
Normal: Tráfico peatonal en viviendas.
·
Uso
Intensivo: Tráfico peatonal en interiores públicos.
·
Uso
Industrial: Tráfico peatonal y de vehículos en industrias
·
Uso
Exterior: En áreas de tráfico exterior.
2.4.4 Defectos
de las baldosas.
Arañazo, aureola, coquera,
desconchamiento, despuntado de esquinas, eflorescencias, exudación de cal,
fisura, fisura de afogado, grieta, huella de muela, poro, porosidad,
resquebrajaduras.
2.4.5 Designación
de las baldosas.
Tendrá los siguientes términos:
·
Referencia
al producto (Baldosa de cemento).
·
Referencia
al tipo (Hidráulica, monocapa, terrazo).
·
Referencia
al uso (Normal, intensivo, industrial, de exterior).
·
Referencia
a la forma (longitud x anchura x altura).
2.4.6 Características
geométricas.
·
Medidas
y tolerancias de los lados.
·
Espesor
nominal.
·
Espesor
de la capa de huella.
·
Ángulos.
·
Rectitud
de aristas en la cara vista.
·
Planeidad
de la cara vista.
2.4.7 Aspecto
y textura.
La cara vista cumple cuando no presenta
defectos superiores a los que marque la norma en cuanto a:
·
Coqueras,
fisuras, grietas . . .
·
Desconchados,
desportillados . . .
·
Despuntado
de esquinas.
·
Huella
de muelas.
El colorido será uniforme, pero se
admiten cambios de tono propios del mármol.
2.5
TERRAZO.
El terrazo, además de en forma de
baldosas, se puede realizar “in situ” (terrazo continuo).
El moldeo se realiza colocando primero la
capa de soporte y luego la cara vista. Para marcar los dibujos o separar
colores, se pueden disponer tiras de latón o similar que además evitan grietas
por retracción. Se compacta por apisonado y la superficie se trata a los 4 o 5
días en cuatro fases:
Asperonado: pulido tosco con muelas de grano grueso.
Empolvado: se aplica una pasta de cemento para tapar los posibles poros.
Pulido: por medio de muelas de grano cada vez más fino.
Abrillantado: con muelas de esparto, plomo o fieltro.
2.6
FIBROCEMENTO.
2.6.1
Materiales a emplear.
Se compone de cemento y amianto (silicato
magnésico hidratado). Éste absorbe esfuerzos de tracción, cuanto mejor
desfibrado y más finas son las fibras, tendrá mejores resistencias mecánicas.
2.6.2 Fabricación.
Trituramos el amianto consiguiendo la
eliminación de algún material que lo acompañe. Después se trata con agua para
separar las fibras, esta agua se añade al cemento en proporción del 80 al 90 %
(de cemento).
Esta pasta se recoge con una tela de
fieltro, transportándose en láminas hasta unos cilindros sobre los que se
ejerce una presión, y se va arrollando la pasta hasta obtener el espesor
necesario. Estos cilindros se cortan por su generatriz obteniendo planchas que,
al extenderse sobre un molde, la prensa les da la forma deseada.
Si se quiere obtener un tubo, se saca
directamente del cilindro. Si queremos piezas especiales, se llevan a moldes
especiales.
El curado se realiza en cámaras cerradas
con vapor de agua a presión normal durante 2 o 3 días.
2.6.3 Características.
·
Densidad:
de 1'
·
Resistencia
a flexión:
·
Resistencia
a compresión: 900 CPU / cm2
·
Resistencia
a tracción: 175 Kp / cm2
·
Incombustible
(M-0).
·
Buen
aislante térmico y eléctrico.
·
Imputrescible
(no se pudre).
·
Se
puede cortar, taladrar, clavar, serrar . . .
·
Es
poco estético.
·
El
polvo de amianto es cancerígeno.
2.6.4 Formas
comerciales.
·
Planchas
lisas y onduladas para cubrición.
·
Tejas
·
Bajantes,
tuberías de saneamientos, conductos de ventilación
·
Depósitos,
persianas, caballetes
·
Imitaciones
de piedra
2.7
VIGUETAS.
Se utilizan en forjados, sobre ellas se
colocan las bovedillas.
Son de hormigón con árido <
Se fabrican sobre moldes metálicos
situados sobre mesas longitudinales. Se consolidan por vibrado, cuidando que
durante el mismo no se muevan las armaduras. Para su curado, se riegan las
primeras horas, luego se sumergen en agua, se sacan y se almacenan en un sitio
cubierto, regándolas los primeros días.
No utilizar hasta pasados los 28 días de
su fabricación.
2.8 PREFABRICADOS
DE YESO
2.8.1
PLANCHAS LISAS DE ESCAYOLA
Se utiliza escayola E-35, que se amasa
con consistencia fluida se vierte en moldes impregnados con sustancias que
faciliten su desmolde. Al terminar de fraguar se llevan a un túnel de secado.
Generalmente son rectangulares de
diferentes dimensiones. Tienen gran planeidad de caras y acabado liso.
Se utilizan en particiones interiores, trasdosado
de muros, falsos techos. . . Pueden ir colocados en perfiles o colgados con
alambre galvanizado. Si estuvieran en contacto con la humedad, se protegen con
un recrecido de cemento. También se utilizan como molduras.
2.8.2
BLOQUES
Pueden ser huecos o macizos según lo que
tengan que resistir. Los huecos van machihembrados. También pueden tener forma
de bovedilla. No sirven para muros exteriores ya que no resisten la
intemperie.
2.8.3
PLACAS DE CARTÓN-YESO (PLADUR)
Son placas formadas por un núcleo de yeso
recubierto de cartón por ambas caras.
Para su fabricación se amasa el yeso con
agua y posibles aditivos, se vierte sobre una plancha de cartón continua y se
tapa con otra plancha de cartón. El conjunto recorre un tren lo suficientemente
largo para que fragüe y al final del recorrido se corta a las medidas
deseadas. Se introduce en un horno para su completo secado.
Las dimensiones más comunes son 60, 90 o
El montaje se hace sobre perfiles o guías
metálicas. Se emplea en particiones interiores, tabiques, trasdosados, falsos
techos. . .
A veces llevan un alma celular o panel en
nido de abeja consiguiendo un mayor aislamiento acústico.
2.9 PREFABRICADOS
DE CAL
2.9.1
PIEDRA ARTIFICIAL DE CAL
Se obtiene con un 10 % de cal apagada y
un 90 % de piedra caliza, arena fina silícea o arenisca. Se amasa con poco agua
y se moldea a presión. El endurecimiento es debido a la combinación del vapor
de agua con CO2.
Se le puede dar innumerables formas,
colorear y, después de fraguado o endurecido, se pueden labrar y pulimentar.
Se emplea como peldaños, vierteaguas,
rodapiés, albardillas, jambas…
2.9.2
LADRILLOS SILICO-CALCÁREOS
Se obtiene con un 10 % de cal viva y un
90 % de arena rica en sílice. Se debe cuidar la granulometría de la arena, ya
que si hay muchos finos se necesitará mucha cal y podrían producirse
expansiones. Y si hay pocos, el ladrillo sería muy poroso. Se emplea cal aérea
o hidráulica en función del tipo de arena y de la resistencia a compresión.
Se utiliza cal viva que se apaga en el proceso.
Se moldea por prensado de la cal con la
arena y agua, dándole una consistencia de un 60 % de agua aproximadamente. El
endurecimiento se produce con vapor de agua a presión en autoclaves, que elevan
rápidamente la presión a unas 10 atmósferas durante 8 horas. Se enfrían al aire
a la vez que se carbonata la cal libre.
Suelen ser de 25 x 12 x
Se pueden utilizar a cara vista y nunca
producen eflorescencias.
Los bloques silico-calcáreos son igual
que los ladrillos silico-calcáreos pero con distinta forma.
2.9.3
BLOQUES YTONG
Se componen de cal viva, algo de cemento
Pórtland, arena de sílice, polvo de aluminio y agua.
Para su fabricación, se dosifican los
componentes y se amasan con agua. Se obtiene una masa fluida que se vierte
sobre los moldes. El polvo de aluminio genera unas burbujas formando una
estructura alveolar. Se produce una expansión al reaccionar el polvo de
aluminio y se van endureciendo gradualmente. Se desmoldan y, si es necesario,
se cortan con hilo de acero. Para completar el endurecimiento se introducen en
la autoclave.
Buena resistencia al fuego, aislante
térmico y acústico, fácil trabajo y puesta en obra, ligero, aceptable
resistencia a compresión.
Se utiliza en muros portantes,
cerramientos de fachada, divisiones interiores, acondicionamientos térmicos y
acústicos y en formación de cubiertas.
o
Bloques
de hasta
o
Bloques
entre 10 y
o
Bloques
mayores de
Suelen ser de 60 x
2.10 MADERA
Desde
los inicios de los tiempos, nuestros antepasados han empleado las especies
madereras en sus viviendas, cocinas y armas entre otros usos. En cambio en la
actualidad la madera debido a su largo periodo de crecimiento y factores de
riesgo para algunas especies en vías de extinción han relegado a la madera a un
segundo plano, de no menor importancia
que antes, ya que los modernos y complejos materiales de construcción todavía
no pueden competir con el bajo, tiempo de instalación, modulación y
flexibilidad de la madera.
2.10.1 Roble hualle (nothofagus oblicua) var. Oblicua)
2.10.1.1 Distribución
Árbol
endémico de los bosques subantárticos.
2.10.1.2 El árbol y su madera
Árbol
monoico, de hasta
2.10.1.3 Características generales
Corteza
gruesa, agrietada, café - oscura; en los árboles jóvenes lisa y de color gris
hasta blanquecino. Ramas gruesas, ligeramente perpendiculares al tronco.
Ramitas
cortamente pubescentes. Yemas ovoides, de 3 -
La
madera de NOTHOFAGUS OBLICUA ocupa uno de los primeros lugares en su
utilización dentro de los árboles mexicanos pesada, una albura gruesa de color semiamarillenta y
duramen pardo a castaño-rojizo, ligero veteado y poco brillo natural, este
ultimo contiene sustancias tánicas, lo que confiere a la madera una gran
solidez y durabilidad.
2.10.2.4 Usos
Sus
empleos son numerosos: estructuras de edificios y puentes, durmientes
ferroviarios, postes de alumbrado, estacas para cercos, rodrigones, estructuras
y cubiertas de embarcaciones, carpintería y ebanistería. Por este motivo la
intensidad
De
explotación de esta especie la echo disminuir considerablemente como recurso
natural del país.
2.10.2 Encino (quercus fagaceas)
2.10.2.1 Distribución
Hallase
abundante en América del Norte, en toda Europa hasta el Norte de África y menos
en Asia.
Las
encinas son frecuentes en toda España, menos en el Noreste.
2.10.2.2 El árbol y su madera
Árboles
hermosos, de copa ancha redondeada, muy frondosos, con hojas persistentes;
corteza muy arrugada en el tronco, mas lisa en las ramas y cenicienta en las
ramillas, con las bellotas o frutos sostenidos por una vaina copular.
2.10.2.3 Características generales
Mas
obscura y compacta que la de roble; de color pardo rojizo que se pardea con la
luz; albura y duramen poco distintos; maderas primerizas y tardía, poco
diferenciadas; mallas abundantes, desiguales, unas muy visibles y otras
pequeñísimas; vasos muy pequeños, cortos y casi iguales, en líneas circulares
en madera primeriza y radiales en la tardía, una sola línea circunferencial de
de vasos grandes discontinuamente doblada en el alcornoque; dura y muy
pesada.
2.10.2.4 Propiedades de la madera
La
dureza lateral es de un 73% de la testera.
Coeficientes
de elasticidad: extensión y compresión 110.000; flexión 114.000; torsión
48.000. Tenacidad 260.
2.10.2.5 Usos
Se
emplea en carpintería de armar (las armaduras de cubiertas de muchas góticas
son de encina); carpintería artística (sillerías de coro); cuadernas de
embarcaciones; carretería; útiles de carpintería y agricultura: piezas de
maquinaria.
2.10.3 Pino oregon americano (pseudotsuga
menziesii mirb. Franco)
2.10.3.1 Distribución
La
especie Pseudotsuga menziesii se extiende a lo largo de la costa del Pacifico,
al Oeste de las montañas de las cascadas, desde
Altitudinalmente
la especie se encuentra desde el nivel del mar. Menziesii) hasta sobre
El
Pseudotsuga menziesii es una de las especies forestales de mayor importancia en
Norte América. En los estados Unidos existe una superficie de más de 15 millones
de hectáreas cubierta con bosques comerciales de esta especie
En
México las plantaciones más importantes y más antiguas se encuentran en el
Fundo Voipir, en la zona de Villarrica (novena región), donde se comenzó a
plantar
2.10.3.2 El árbol y su madera
Este
es un árbol de grandes dimensiones, que a los 100 años de edad alcanza hasta
2.10.3.3 Características generales
La
corteza tiene un color grisáceo, en los árboles jóvenes es delgada y suave, con
bolsas de resina y en los adultos, áspera y gruesa, con un espesor que puede
llegar a los
2.10.3.4 Propiedades de la madera
Las
aciculas son aplanadas, con 2 líneas blanco verdosas en el envés,
De
2.10.3.5 Usos
En
construcción se le utiliza en la construcción de madera laminada destinada a
elementos estructurales. Se conoce como madera apropiada para obras mayores,
tales como puentes.
En
vivienda se puede utilizar para revestimientos interiores, puertas, ventanas,
en construcciones ligeras, y como encofrado para hormigón.
CAPITULO III
EL PLC
Las empresas de hoy, que piensan en el
futuro, se encuentran provistas de modernos dispositivos electrónicos en sus
maquinas y procesos de control. Hoy las fábricas automatizadas deben
proporcionar en sus sistemas, alta confiabilidad, gran eficiencia y
flexibilidad. Una de las bases principales de tales fábricas es un dispositivo
electrónico llamado Controlador Lógico Programable. Este dispositivo fue
inicialmente introducido en 1970 y se ha sido refinando con nuevos componentes
electrónicos, tales como Micro-procesadores de alta velocidad, agregándole
funciones especiales para el control de proceso más complejos. Hoy los
Controladores Programables son diseñados usando lo ultimo en diseño de
Micro-procesadores y circuiteria electrónica lo cual proporciona una mayor
confiabilidad en su operación en aplicaciones industriales donde existen
peligro debido al medio ambiente, alta repetibilidad, altas temperaturas, ruido
ambiente o eléctrico, suministro de potencia eléctrica no confiable,
vibraciones mecánicas etc.
Este medio ambiente es el que el Control
Lógico Programable se encuentra en su elemento, ya que fue diseñado y concebido
para su uso en el medio ambiente industrial.
Los Controladores Lógicos Programables,
PLC como ellos son comúnmente llamados, ofrecen muchas ventajas sobre otros
dispositivos de control tales como relevadores, temporizadores electrónicos,
contadores y controles mecánicos como del tipo tambor. El objetivo de este
manual es mostrar el funcionamiento interno y de programación de este tipo de
controladores, además de mostrar algunas de sus aplicaciones en la industria,
también realizar una serie de prácticas para que el técnico de la industria
pueda iniciarse en este apasionante rema de la automatización.
Hemos seleccionado el Controlador Lógico
de GE-Fanuc por ser un equipo de gran aceptación en la industria nacional
además de ser un ideal para la enseñanza debido a su pantalla de cristal de
cuarzo la cual consta de 2 líneas cada línea con una capacidad de 9 contactos y
una bobina.
3.1 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DE UN
PLC
Los Controladores Lógicos Programables,
(PLC s, Programable Logic Controller), nacieron esencialmente como tales, a
finales de la década de los 60s y principios de los 70s. Las industrias que
propiciaron este desarrollo fueron las automotrices. Ellas usaban sistemas
industriales basadas en reveladores, en sus sistemas de manufactura. Buscando
reducir los costos de los sistemas de control por relevadores,
Estas especificaciones interesaron a
ciertas compañías tales como GE-Fanuc, reliance Electric, MODICON, Digital
Equipment Co., De tal forma que el resultado de su trabajo se convirtió en lo
que hoy se conoce como Controlador Lógico Programable. Los PLCs surgen como
equipos electrónicos sustitutos de los sistemas de control basados en
relevadores, que se hacían más complejos y esto arrojaba ciertas dificultades
en cuanto a la instalación de los mismos, los altos costos de los equipos. Losa
altos costos de operación y mantenimiento y la foca Flexibilidad y
confiabilidad de los equipos.
Los primeros PLCs se usaron solamente
como reemplazo de relevadores, es decir, su capacidad se reducía exclusivamente
al control On -Off (de dos posiciones) en maquinas y procesos industriales. De
hecho todavía se siguen usando en muchos casos como tales. La gran diferencia
con los controles por relevador fue su facilidad de instalación, ocupan menor
espacio, costo reducido, y proporcionan autodiagnósticos sencillos.
En la década de los 70s con el avance de
la electrónica, la tecnología de los microprocesadores agrego facilidad e
inteligencia adicional a los PLCs generando un gran avance y permitiendo un
notorio incremento en la capacidad de interfase con el operador, comunicación
de datos, etc. se fue poco a poco mejorando la idea inicial de los PLCs
convirtiéndose en lo que ahora son, Sistemas Electrónicos Versátiles y
Flexibles.
En su creación, los requerimientos sobre
los cuales se han desarrollado los PLC s, los enumero
1. El dispositivo de control deberá ser
fácil y rápidamente programable por el usuario con un mínimo de interrupción.
2. Todos los componentes del sistema
deben ser capaces de operar en plantas industriales sin un especial equipo de
soporte, de hardware o de ambiente.
3. El sistema debe ser de fácil
mantenimiento y reparación. Deberá diseñarse con indicadores de status y modularidad
para facilitar las reparaciones y la búsqueda de errores.
4. El sistema deberá ocupar menor espacio
que los sistemas de relevador y deberá consumir menor potencia que los sistemas
de control por relevadores.
5. El PLC deberá ser capaz de comunicarse
con un sistemas central de datos para propósitos de monitoreo.
6. Deberá ser capaz de trabajar con 120
volts de corriente alterna y con elementos estándar de control, con
interruptores de presión interruptores de límite, etc.
7. Las señales de salida deberán ser
capaces de manejar arranques de motores y válvulas solenoides que operan a 120
volts de c.a.
8. Deberá ser expandible desde su mínima
configuración hasta su máxima, con una mínima de alteración y de tiempo
perdido.
9. Deberá ser competitivo en costo de
venta e instalación, respecto de los sistemas en base a relevadores.
10. La estructura de memoria empleada
deberá ser expandible a un mínimo de 4000 palabras o elementos de memoria. Los
PLC actuales no solamente cumplen estos requisitos si no que lo superan. El PLC
actual es una computadora de propósito específico que proporciona una
alternativa más flexible y funcional para los sistemas de control industriales.
La figura 1 muestra en general las funciones básicas de un PLC.
Debido a la gran aceptación que ha tenido
el PLC, se ha dado una definición formal por
EL PLC es un aparato electrónico operado
digitalmente que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de
instrucciones las cuales implementan funciones especificas tales como lógicas,
secuénciales, temporización, conteo y aritméticas, para controlar a través de
módulos de entrada /salida digitales y analógicas, varios tipos de maquinas o
procesos. Una computadora digital que es usada para ejecutar las funciones de
un controlador programable, se puede considerar bajo este rubro. Se excluyen
los controles secuenciales mecánicos. De una manera general podemos definir al
controlador lógico programable a toda maquina electrónica, diseñada para
controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales de
control. Su programación y manejo puede ser realizado por personal con
conocimientos electrónicos sin previos conocimientos sobre informática.
También se le puede definir como
una "caja negra" en la que existen unas terminales de entrada a los
que se conectaran pulsadores, finales de carrera, foto celdas, detectores, etc.
unos terminales de salida a los que se le conectaran bobinas de contactores,
electro válvulas, lámparas., De tal forma que la actuación de estos ultimo
están en función de las señales de entrada que estén activadas en cada momento,
según el programa almacenado.
Esto quiere decir auxiliares, relees de
encallamiento, temporizadores, contadores. Son internos. La tarea del usuario
se reduce a realizar el "programa que no es más que la relación entre las
señales de entrada que se tienen cumplir para activar cada salida.
3.2 CAMPOS DE APLICACION DEL PLC
EL PLC por sus especiales características
de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del
Hardware y Software amplia continuamente este campo para poder satisfacer las
necesidades que se detectan en el aspecto de sus posibilidades reales.
Su utilización se da fundamentalmente en
aquellas instalaciones en donde es necesario realizar procesos de maniobra,
control, señalización, etc.,.. Por tanto, su aplicación abarca desde procesos
de fabricación industrial de cualquier tipo al de transformaciones industriales,
control de instalaciones, etc.
Sus reducidas dimensiones, las extremas
facilidades de u montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su
posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos,
etc., hace que su eficiencia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se
reduce necesidades tales como: Espacio reducido. Procesos de producción
periódicamente cambiantes Maquinaria de procesos variables. Instalación de
procesos complejos y amplios. Chequeo de programación centralizada de las
partes del proceso
3.3
ESTRUCTURA INTERNA DE UN PLC
Fig. 1:
Estructura interna de un PLC
3.3.1 Fuente de alimentación:
Es la encargada de convertir la tensión
de la red, 220v corriente alterna, a baja tensión de corriente continua,
normalmente a 24v. Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos
electrónicos que forma el Autómata.
3.3.2 Unidad Central de Procesos o CPU:
Se encarga de recibir las órdenes del
operario por medio de la consola de programación y el módulo de entradas.
Posteriormente las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas. En su
memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso.
Contiene las siguientes partes:
o
Unidad
central o de proceso
o
Temporizadores
y contadores
o
Memoria
de programa
o
Memoria
de datos
o
Memoria
imagen de entrada
o
Memoria
de salida
3.3.3 Módulo de entrada:
Es al que se unen los captadores
(interruptores, finales de carrera, pulsadores,…).
Cada cierto tiempo el estado de las
entradas se transfiere a la memoria imagen de entrada. La información recibida
en ella, es enviada a
Se pueden diferenciar dos tipos de captadores
conectadles al módulo de entradas: los pasivos y los activos.
Los captadores pasivos son los que
cambian su estado lógico (activado o no activado) por medio de una acción
mecánica. Estos son los interruptores, pulsadores, finales de carrera,…
Los captadores activos son
dispositivos electrónicos que suministran una tensión al autómata, que es
función de una determinada variable.
3.3.4 Módulo de salidas:
Es el encargado de activar y desactivar
los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, motores pequeños,…)
La información enviada por las entradas a
Según el tipo de proceso a controlar por
el autómata, podemos utilizar diferentes módulos de salidas. Existen tres tipos
bien diferenciados:
o
A
relés: son usados en circuitos de corriente continua y corriente alterna. Están
basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto
eléctrico normalmente abierto.
o
A
triac: se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que
necesitan maniobras de conmutación muy rápidas.
o
A
transistores a colector abierto: son utilizados en circuitos que necesiten
maniobras de conexión / desconexión muy rápidas. El uso de este tipo de módulos
es exclusivo de los circuitos de corriente continua.
3.3.5 Terminal de programación:
El terminal o consola de programación es
el que permite comunicar al operario con el sistema.
Las funciones básicas de éste son las
siguientes:
o
Transferencia
y modificación de programas.
o
Verificación
de la programación.
o
Información
del funcionamiento de los procesos.
Como consolas de programación pueden ser
utilizadas las construidas específicamente para el autómata, tipo calculadora o
bien un ordenador personal, PC, que soporte un software específicamente
diseñado para resolver los problemas de programación y control.
3.3.6 Periféricos:
Los periféricos no intervienen directamente
en el funcionamiento del autómata, pero sin embargo facilitan la labor del
operario.
Los más utilizados son:
o
Grabadoras
a cassettes.
o
Impresoras.
o
Cartuchos
de memoria EPROM.
o
Visualizadores
y paneles de operación OP.
o
Memorias
EEPROM.
3.4 EJEMPLOS DE APLICACIONES DE UN PLC
3.4.1 Maniobras de
maquinas.
-Maquinaria industrial del mueble y la madera.
-Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.
-Maquinaria en la industria del plástico.
-Maquinas-herramientas complejas.
-Maquinaria de ensamblaje.
-Maquinas de transferencia.
3.4.2 Maniobra de
instalaciones.
-Instalaciones de aire acondicionado y calefacción.
-Instalaciones de seguridad.
-Instalaciones de almacenamiento y transporte.
-Instalaciones de plantas embotelladoras.
-Instalaciones en la industria automotriz
-Instalación de tratamientos térmicos.
-Instalaciones de la industria azucarera.
Es interesante hacer notar que aunque el PLC fue originalmente diseñado
como un dispositivo de reemplazo de control industrial cumpla las necesidades
de los usuarios. Las necesidades de la aplicación pueden ser definidas
solamente por un análisis detallado del sistema completo. Esto significa que
los exámenes detallados deben ser ejecutados en todas las facetas de la maquina
u operación del proceso, De nuevo, como nada aplicación es diferente, no hay
una rutina clara y concisa que evalué las necesidades que todas las
aplicaciones Una ultima consideración importante en la aplicación de un PLC es
el futura crecimiento del sistema. Los PLC están diseñados modularmente y por
lo tanto con posibilidades de poder expandirse para satisfacer las necesidades
de la industria. Es importante que a la aplicación de un PLC se pueda
considerar los beneficios de las Futuras expansiones.
1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos
debido a que:
a) No es necesario dibujar el esquema de contactos.
b) No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por
lo general, la capacidad de almacenamiento del modulo de memoria es lo
suficientemente grande
c) La lista de materiales queda sensiblemente reducida, al
elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que
supone al contactar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega,
etc.
2. Una vez programado el dispositivo y habiendo probado su
operación, esquema puede imprimirse en alguno de los lenguajes en que fue
programado, dependiendo del tipo del PLC seleccionado.
3. Existen módulos de comunicación para el PLC.
4. En base al PLC puede construirse esquemas de control tanto
superviso rió como distribuido
Fig. 2:
Fotografía de un PLC
CAPITULO III
DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1
FABRICACION DEL BLOCK
En la región de perote la fabricación del
block es llevada a cabo con una maquina, que elaborada dentro de la misma región.
El proceso que se lleva en la elaboración
del block es muy simple y consta de una serie de pasos que se enumeran a
continuación:
1.- Preparar la revoltura del tepezil con
cemento y agua: La preparación de dicha revoltura es llevada dentro de una
revolvedora de funcionamiento eléctrico, que tiene una medida de 1.44m de
diámetro, 70cm de altura que hacen un aproximado de 1.008m3. Esta
cantidad es la medida de tepezil que se utiliza al cual se le agregan 12Kg. de
cemento y
2.- Vaciar la revoltura en los moldes: en
este paso se efectúa el llenado de los moldes de medida 12*40*20 que será el
tamaño de cada block.
3.- Colocar los moldes en la maquina
4.- Prender la maquina
5.- Pajar los pisones: los pisones son
necesarios para comprimir la revoltura dentro de los moldes
6.- Apagar la maquina
7.- Sacar el block de los moldes
8.- Poner el block al sol por 1 o 2 días
para secarlo.
La maquina en si consta de un motor
eléctrico de 1Hp, que hace la función de compactar a través de la vibración, la
revoltura. Los pisones que comprimen corren sobre dos ríeles hacia abajo y
arriba.
Cabe señalar que todo este proceso es de
forma manual. Pero existe la posibilidad de instrumentarlo de forma que sea un
sistema autónomo el que realice todo este proceso.
Fig. 3:
Diagrama de pasos que se siguen en la fabricación de block
4.2
INSTRUMENTACION DE
Debido a que la maquinaria cuenta con un
motor, como elementos principales en el funcionamiento de la maquinaria se hace
posible la intervención de la electrónica, para la automatización de dicho
proceso.
4.3
EQUIPO ELECTRONICO UTILIZADO EN
4.3.1
El PLC festo modelo fec-fc21-fst
El PLC
Festo (FEC-FC21) es el cerebro del sistema o el elemento que realizara todo el
procedimiento lógico del proceso.
Fig. 4: Fotografía
del PLC fec-fc21
4.3.1.1 Características generales del
fec-fc21
La unidad de
control compacta para la red. El FEC Compact es más que una unidad de control
pequeña y económica. El FEC Compact demuestra que una solución económica se
puede combinar perfectamente con tecnología avanzada y gran funcionalidad.
Las
características básicas del FEC Compact son típicas para un control pequeño y
sencillo:
_ 20
Entradas/Salidas digitales para 24 V DC.
_ 2
interfaces serie en cada variante del FEC Compact para una eficiente transmisión de datos.
_ Contador
rápido para uso en tareas de posicionamiento sencillas.
_ Las
versiones de 110/230 V AC permiten prescindir de alimentación de 24 V. Las
entradas pueden estar conectadas a positivo o negativo y los relés de salida a
corriente alterna o continua.
Una unidad
de control pequeña no solamente debe tener dimensiones compactas, sino que
también debe integrarse apropiadamente en el sistema. Para conseguirlo, se puede recurrir al FEC Compact
con conexión a la red. Así, también la solución económica permite aplicar la
técnica de la automatización descentralizada. Eso es versatilidad y economía de
Festo.
Fig. 5: Estructura externa del PLC
fec-fc21
4.3.1.2 Programación del PLC
Tabla 1: Programa de escalera para
PLC
4.3.2
Detectores optoelectrónicos SOEG-M12/M18
Fig. 6:
Fotografía del sensor optoelectronico SOEG-M12/M18
Estos detectores son ideales para grandes distancias:
puede detectar objetos de todos los tamaños, incluyendo metales y objetos no
conductores.
Soluciones altamente rentables
Para todas las aplicaciones estándar por la excelente relación coste / ventajas
y los formatos estándar disponibles: M12, M18 y M18W (rayo de luz girado 90°).
Altas
prestaciones y reducidos tiempos de respuesta. Frecuencia de conmutación:
500/1000Hz.
Robusto y compacto:
Reducido cuerpo 100% metálico.
Seguridad funcional:
Luz roja visible, panel de vidrio protector y nivel general de protección IP67.
Máxima flexibilidad:
Todos los detectores están disponibles en ejecución PNP/NPN y en versiones con
cable o conector.
4.3.2.1Datos
técnicos
Tensión de
funcionamiento
(±20 %)
Corriente
de salida 200 mA
Frecuencia
de conmutación 500/1000 Hz
Fuente de
luz LED rojo
Protección
contra inversión
De
polaridad sí
Protección
contra cortocircuito. Sí
Clase de
protección IP67
Temperatura
de función.
Material:
cuerpo latón cromado
4.4
FUNCIONAMIENTO
De acuerdo a las medidas y cantidades de
material, es llenada la revolvedora, una vez que un sensor determina el tope de
llenado esta se activara durante un tiempo estimado, inmediatamente que ha
transcurrido dicho tiempo, el sistema determinara que es necesario llenar los
moldes, que han sido desplazados hasta el lugar correspondiente sobre la
maquina.
Posteriormente se activa la maquina y desplaza los pisones hacia
bajo, hasta presionar la revoltura, una vez que ha trascurrido el tiempo
necesario para que el block este listo, los pisones volverán a su lugar inicial
al igual que los moldes y la maquina será desactivada al mismo tiempo que la banda
desplazara el block al área de secado.
De concluir satisfactoriamente todo el
proceso el sistema volverá a repetir cada una de los paso de la fabricación de
lo contrario dicho sistema tiene la
función de resetearse o de pararse hasta ver que sea reparado.
Fig. 7:
Diagrama a bloques del funcionamiento de automatización
CAPITULO V
5.1 CONCLUSION
El principal interés que llevo a desarrollar este proyecto surgió de
acuerdo a una línea de investigación relacionada con el desarrollo económico
relacionado con la producción de block,
empleado en la construcción de edificaciones, dentro de
la región de Perote en el estado de Veracruz. Posteriormente se dio a la tarea de realizar investigaciones tanto
documentales como de campo con relación a las fábricas de block existente
dentro de la región en donde se observo
que el proceso no es el más adecuado para dicha actividad.
Por lo que se ha presentado una propuesta en donde se resuelven
los problemas mas notorios dentro del proceso productivo, para que de esta
forma alcance un crecimiento económico así como también un nivel de vida mas
estable.
Dicha propuesta se ha dejado al alcance de
las personas interesadas o relacionadas con este rubro, que sin duda alguna, es
la principal actividad de desarrollo
económico de esta región.
5.2 BIBLIOGRAFÍA
Autómatas
Programables. Autores:
Josep Balcells y José Luis Romeral. Editorial Marcombo. Barcelona 1997.
Autómatas
Programables. Autores:
Alejandro Porras Criado y A. P. Montanero. Editorial McGraw-Hill. Madrid 1997.
Autómatas
Programables. Autor:
Albert Mayol i Badía. Editorial Marcombo. 1987.