Universidad de La Salle Universidad de La Salle

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Ingeniería en Automatización Facultad de Ingeniería

10-2007

Simulación y diseño de un mecanismo automático para Simulación y diseño de un mecanismo automático para

desplazamiento de piezas en el área de pre-tratamiento químico desplazamiento de piezas en el área de pre-tratamiento químico

de partes metálicas de partes metálicas

Luis Carlos Romero Bonilla Universidad de La Salle, Bogotá

Rodrigo Quiroga Contreras Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Romero Bonilla, L. C., & Quiroga Contreras, R. (2007). Simulación y diseño de un mecanismo automático para desplazamiento de piezas en el área de pre-tratamiento químico de partes metálicas. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_automatizacion/58

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SIMULACIÓN Y DISEÑO DE UN MECANISMO AUTOMÁTICO PARA

DESPLAZAMIENTO DE PIEZAS EN EL ÁREA DE PRE-TRATAMIENTO QUÍMICO DE PARTES METÁLICAS

LUIS CARLOS ROMERO BONILLA

RODRIGO QUIROGA CONTRERAS

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD INGENIARÍA DE DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA

BOGOTA DC 2007

SIMULACIÓN Y DISEÑO DE UN MECANISMO AUTOMÁTICO PARA

DESPLAZAMIENTO DE PIEZAS EN EL ÁREA DE PRE-TRATAMIENTO QUÍMICO DE PARTES METÁLICAS

LUIS CARLOS ROMERO BONILLA

RODRIGO QUIROGA CONTRERAS

Proyecto de grado para optar el titulo de ingeniero de diseño y automatización electrónica

Director José Luís Rubiano Fernández

Ingeniero Mecánico, M.Sc.

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD INGENIARÍA DE DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA

BOGOTA DC 2007

Nota De Aceptación _____________________ _____________________ _____________________ _____________________

________________________________ Ingeniero José Luís Rubiano Fernández

Director

________________________________ Ingeniero Pedro William Pérez Orozco

Jurado

________________________________ Ingeniero Pedro Emilio Prieto

Jurado

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD INGENIARÍA DE DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA

BOGOTA DC Octubre de 2007

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a aquel ser supremo que sin su soplo de vida… jamás hubiese podido obtener este logro. Dedico este trabajo a mis padres, hermanos y familia, que sin ellos... jamás hubiese podido llegar a este punto de mi vida. Dedico este trabajo de grado a aquellos seres tanto que de forma material como espiritual estuvieron a mi lado, dándome aquel apoyo que fue tan necesario en estos 5 años de pregrado. Dedico este trabajo a mis amigos y allegados… que sin sus palabras de aliento…jamás hubiese llegado a ser quien soy. Y por ultimo dedico este trabajo a mi esencia, que sin ella jamás hubiese existido en este mundo… Rodrigo Quiroga Contreras

El invierno ha iniciado Y con sus helídos vientos… Nuestras mentes evocan aquellos momentos, Que con nostalgia y alegría, Hacen vibrar nuestras almas… El invierno ha iniciado… Y al caer la hojas de los árboles… Nuestra esencia ha crecido… Como fruto a un esfuerzo Que nos ha costado más allá, De un simple sacrificio El invierno ha iniciado... Y con el morir de unos árboles Una etapa nuestra ha de morir… Y una nueva y más importante Ha de nacer El invierno ha iniciado Y con el, un nuevo paso En nuestras vidas… Una nueva vida ha empezado… La vida de Ingenieros…

Rodrigo Quiroga Contreras

Ya ha sido tiempo de que la madurez en un niño aparezca, y se convierta en hombre…

Es el momento en el que la vida, da un giro, y vez una nueva luz…

Una nueva meta ha de nacer…

Se ha culminado un gran proceso y la vida aun continúa…

Fui un niño, soy un hombre, soy un Ingeniero.

A mis padres, Luís Romero y Myriam Bonilla, por que su apoyo incondicional y sus acertados concejos, me han hecho lo que soy…

A mis hermanas Liliana, Carolina y Natalia; mis sobrinos, Nicolás y Kenneth, por que su compañía fortalecieron mi espíritu en el día a día de mi carrera…

A mi Circulo de Amigos y Amigas, Los sires, y en especial al ingeniero Diego

Martínez, un leal amigo y compañero en todas las batallas…

Al ingeniero Álvaro Cañón, su esposa y familia, de la alta gerencia de PINTUTEX, por su apoyo, colaboración y asesoramiento en este proyecto.

A cada una de esas personas, como profesores y guías en mi proceso de

formación, La universidad de La Salle y la facultad IDAE. Mi sensei Pablo Ríos, mis compañeros Giovanny, Edwin, Iván, Claudia y Miguel, entre otros, y a

Rodrigo, por su amistad y equipo de trabajo para este proyecto.

Y a cada uno de aquellos que no he nombrado, pero que su leal compañía y apoyo han logrado ayudarme a conseguir la meta que hoy conozco.

A todos mis mas sinceras Gracias...

Ing. Luís Carlos Romero Bonilla

CONTENIDO

Pag.

1. EMPRESA: PINTUTEX 10 1.1 Reseña Histórica 10 1.2 Generalidades 12 1.2.1 Misión 12 1.2.2 Visión 12 1.2.3 Política 12 1.3 Organigrama general de la empresa 12 1.4 Localización 13 1.5 Proceso en la empresa 13 1.5.1 Almacenamiento materia prima 14 1.5.2 Limpieza manual y selección 14 1.5.3 Área de pre – tratamiento 14 1.5.4 Área De Pre – Tratamiento 14 1.5.4 Área De Pre – Tratamiento (4 Tanques) 15 1.5.5 Secado Y Limpieza Por Aire 16 1.5.6 Cabina De Pintura 16 1.5.7 Carros De Ubicación Y Almacenamiento 18 1.5.8 Horno De Curado 18 1.5.9 Inspección De Calidad 18 1.5.10 Almacenamiento Producto Terminado 18 2. MARCO DE REFERENCIA 1 LA INDUSTRIA DE LA PINTURA EN POLVO 19 2.1 Generalidades 19 2.1.1 Pintura en polvo 19 2.2 Uso de Pintura en Polvo 20 2.3 Ventajas de la Pintura en polvo 21 2.4 ¿Cuál es el futuro de la Pintura en polvo? 22 2.5 Recubrimiento Electrostático con Pintura en Polvo 23 2.6 Particularidades en la aplicación de pinturas en polvo 23 2.7 Equipos electrostáticos 23 2.7.1 Carga por ionización 23 2.7.2 Carga por fricción 24 2.8 El Pre – Tratamiento Químico 24 2.8.1 Generalidades 25 2.8.2 Proceso De Fosfatado De Zinc 27 2.8.3 Pre – Tratamiento: Proceso De Fosfatado De Zinc 28

3. MARCO DE REFERENCIA PROYECTO DE AUTOMATIZACION EN EL AREA DE PRE – TRATAMIENTO QUIMICO 31 3.1 Justificación del Proyecto 33 3. 2 El Proceso y sus Requerimientos 34 3.2.1 Requerimientos Generales del Proceso 34 4. MARCO DE REFERENCIA 2 PROBLEMÁTICA Y SOLUCION DEL PROYECTO 36 4.1 Problemática 36 4.2 Solución a la Problemática Planteada 38 4.2.1 Alternativas de Solución 38 4.2.1.1 Dispositivo de tipo Robot Cartesiano con accionamiento Neumático 38 4.2.1.2 Puente grúa o pluma 4.2.1.3 Dispositivo de tipo Robot cartesiano con accionamiento Eléctrico 38 4.2.1.4 Brazo mecánico con junturas esféricas que cubran el área propuesta. 39 4.2.1.5 Dispositivo de tipo Robot cartesiano con accionamiento Hidráulico. 39 4.3 Criterios de Selección de la Solución 39 4.3.1 Ponderación de los Criterios de Solución 40 4.4 Selección de la Solución 41 4.4.1 Anexos informativos 41 4.4.1.1 Comparación entre los diferentes tipos de actuadores 41 4.4.1.2 Configuración cartesiana. 42 4.4.2 La Alternativa Seleccionada 43 5. INGENIERIA DE DISEÑO DISEÑO FINAL DESCRIPCION Y ANALISIS DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCION SELECCIONADA 44 5. Diseño Final 44 5.1 Diseño Del Sistema Mecánico 46 5.1.1 Estructura De Base Y Desplazamiento 47 5.1.1.1 Información De Vigas Y Columnas 49 5.1.2 Estructura De Soporte. 51 5.1.3 Estructura De Efector Final. 54 5.2 Diseño Del Sistema Electrónico 56 5.2.1 Grúa O Polipasto Eléctrico 56 5.2.1.1 Polipasto De Cadena Demag Dc 56 5.2.2 Circuito Eléctrico 59 5.2.2.1 Mando Manual 60 5.2.2.2 Mando Automático 61

5.2.3 Sensores Inductivos 62 5.2.4 J-Box Mando De Control Automático 64 5.3 Diseño Del Sistema De Control 65 5.3.1 Descripción Rutina Funcionamiento Dispositivo 65 5.3.2 Pseudocódigo 66 5.3.3 Variables A Considerar 68 5.3.4 Diagrama De Flujo 69 5.3.5 Programa En Diagrama De Contactos Kop 70 6. SIMULACION DE DISEÑO 75 6.0 Simulación 75 6.1 Simulación Mecánica 75 6.1.1 Modelamiento Matemático 75 6.1.1.1 Análisis del Riel de desplazamiento. Estructura Estáticamente indeterminada. Viga con tres puntos de apoyo. Principio de Superposición 78 6.1.1.2 Análisis de la viga de apoyo afectada por la mayor carga. Estructura estáticamente determinada. Viga con dos puntos de apoyo y una parte en voladizo 82 6.1.2 Simulación CAD – CAE. Simulación Mecánica. 91 6.1.2.1 Objetivo de la simulación 91 6.1.3 Procedimiento para la realización la simulación. 91 6.1.4 Resultados de la simulación 100 6.1.4.1 Calculo previo de las cargas a aplicas sobre las piezas 100 6.1.4.2 Cargas aplicadas sobre cada una de las piezas

para su simulación 107 6.1.4.3 Placa Base 108 6.1.4.4 Columna 111 6.1.4.5 Placa Superior 1 (Entre columna y placa 2) 113 6.1.4.6 Placa superrío 2 (Entre placa 1 y Viga) 116 6.1.4.7 Viga 118 6.1.4.8 Riel 121 6.1.5 Análisis de los resultados 124 6.1.6 Problemas Generados a lo largo de la simulación 126 6.2 Simulación del Sistema de Control 127 6.2.1 Objetivo de la simulacion 127 6.2.2 Procedimiento para la simulación: 127 6.2.3 Ejecucion Simulación en Step 7 137 6.2.4 Resultados y análisis de la simulación 147 6.2.5 Problemas y soluciones surgidos a lo largo de la simulación 148

7. MANUAL DE FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO 149 7.1 Funcionamiento 149 7.2 Posibles errores y Soluciones 149 7.3 Mantenimiento 150 8. ESTIMATIVO DE COSTOS 151 9. CONCLUSIONES 154 BIBLIOGRAFIA 156 ANEXOS

LISTA DE FIGURAS

Pag.

Diagrama 1: Flujograma Operativo General en PINTUTEX. 15 Diagrama 2. Flujograma de Proceso Operativo en el

Área de Pre Tratamiento Químico. 17 Diagrama 3 El proceso de tratamiento superficial. 25 Diagrama 4 Balance de materiales para la operación de

recubrimiento Químico. 27 Diagrama 5. Flujograma de Proceso en el Área de Pre –

Tratamiento Químico en PINTUTEX. 30 Diagrama 6. Plano de la planta en general. Plano de Evacuación. 34 Diagrama 6.1 Plano detallado del área en donde se desarrollara

el proyecto. 35 Diagrama 7. Flujograma operativo fase de Pretratamiento, tomando en cuanta los tiempos. 37 Diagrama 8. Proceso Concurrente en ingeniería 45 Diagrama 9. Estructura de Apoyo. 47 Diagrama 10. Conexión Pórtico. Vigas y Columnas de Apoyo. 48 Diagrama 11. Vista Superior Pórticos de Apoyo, Riel de Desplazamiento y Tanques del Proceso. Ubicación en Área.48 Diagrama 12. Pórtico de Apoyo, Ubicación de Riel y tanques. 49 Diagrama 13. Estructura de Soporte Completa 52 Diagrama 14. Patín de Desplazamiento. 53 Diagrama 15. Estructura Soporte. 53 Diagrama 16. Estructura Tipo Tijera. 54 Diagrama 18. Efector final. 55 Diagrama 19. Eslabón Articulado. 55 Diagrama 20. Estructura Mecánica Completa. 55 Diagrama 21. Polipasto DEMAG DC 10. 57 Diagrama 22. Patín o carro de traslación U11. 58 Diagrama 23. Flujograma Funcionamiento Circuito Eléctrico. 59 Diagrama 24. Circuito eléctrico Completo. 60 Diagrama 25. Circuito eléctrico Mando Manual. 61 Diagrama 26. Circuito eléctrico Mando Automático. 62 Diagrama 27. Ubicación de los sensores en la estructura. 63 Diagrama 28. Ubicación sensores en el tanque. 63 Diagrama 29. J – Box Control de Mando Automático. 64 Diagrama 30. Flujograma Sistema de Control. 69 Diagrama 31. Diagrama de Cuerpo Libre de la Viga de Apoyo. 76 Diagrama 32. Tipo de estructuras a analizar como vigas. 77 Diagrama 32.1 División de Análisis Estructural 77 Diagrama 32.2 Riel de desplazamiento con tres puntos de apoyo 78

Diagrama 32.3 Sumatoria de cargas sobre la viga 79 Diagrama 32.4 Sumatoria de cargas sobre la viga en punto A 79 Diagrama 32.5 Sumatoria de cargas sobre la viga en punto B. 81 Diagrama 33. Primer momento de carga, con peso. 83 Diagrama 34. Segundo instante de carga, sin carga de material. 84 Diagrama 35. Viga Simplemente apoyada. Deformación en viga. 84 Diagrama 35.1 Cargas aplicadas a la viga del pórtico 2 85 Diagrama 36. Primer Momento de carga para la viga de apoyo. 86 Diagrama 37. Cargas aplicadas a la viga del pórtico 2,

su parte en voladizo. 88 Diagrama 37.1 Segundo Momento de carga para la viga de apoyo. 88 Diagrama 38. Esfuerzos Cortantes y Momentos Flexionantes. 90 Diagrama 39. Ventana principal Autodesk Inventor,

Selección de documento a crear. 91 Diagrama 40. Ventana entorno de trabajo Autodesk Inventor 92 Diagrama 41. Placa Base 92 Diagrama 42. Acceso a las herramientas de análisis de esfuerzos

en Autodesk Inventor 93 Diagrama 43. Herramientas de trabajo para el analisis de esfuerzo para las piezas 93 Diagrama 44. Selección del material de la pieza a analizar 94 Diagrama 45. Icono herramienta Body Load 95 Diagrama 46. Aplicación de la gravedad sobre la pieza 95 Diagrama 47. Icono herramienta Fixed Constraint 96 Diagrama 48. Aplicación de la restriccion de la base de la placa

con el suelo 96 Diagrama 49. Icono herramienta Force 97 Diagrama 50. Aplicación de la fuerza sobre la placa 97 Diagrama 51. icono boton para iniciar el analisis de la pieza “Stress Analisys Update” 98 Diagrama 52. Ejecución de la analisis 98 Diagrama 53. Estress equivalente para la pieza analizada 99 Diagrama 54. Deformacion para la pieza analizada 99 Diagrama 55. Factor de seguridad para la pieza analizada. 100 Diagrama 56. Representacion del riel, sus puntos de apoyo y las Cargas aplicadas 101 Diagrama 56.1 Representación del riel, solo con la carga distribuida 101 Diagrama 56.2 Representación del riel, solo con la carga puntual 103 Diagrama 56.3 Diagrama de la Viga sus 2 puntos de apoyo y las cargas aplicadas 105 Diagrama 56.4 Diagrama correspondiente a la viga en voladizo a analizar 106 Diagrama 57. Datos básicos pieza Placa Base 108 Diagrama 58. Datos sobre Carga y restricciones aplicadas

a la pieza Placa Base 109

Diagrama 59. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Placa Base 109

Diagrama 60. Gráfica correspondiente el esfuerzo equivalente para la pieza Placa Base 109

Diagrama 61. Gráfica Correspondiente a la deformación para la pieza Placa Base 110

Diagrama 62. Gráfica correspondiente al factor de seguridad para la pieza Placa Base 110

Diagrama 63. Datos correspondientes a geometría de la columna 111 Diagrama 64. Datos correspondientes a la carga y restricciones

aplicadas sobre la columna 111 Diagrama 65. Datos correspondientes a los resultados generados

para la pieza Columna 111 Diagrama 66. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente

en la pieza Columna 112 Diagrama 67. Gráfica correspondiente a la deformación en la pieza

Columna 112 Diagrama 68. Gráfica correspondiente al factor de seguridad

en la pieza columna 113 Diagrama 69. Datos correspondientes a geometría de la pieza

Placa Superior 1 113 Diagrama 70. Datos correspondientes a la carga y restricciones

aplicadas a la pieza Placa superior 1 114 Diagrama 71. Datos correspondientes a los resultados generados

para la pieza Placa superior 1 114 Diagrama 72. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente

en la pieza Placa Superior 1 114 Diagrama 73. Gráfica correspondiente a la deformación de la

pieza Placa Superior 1 115 Diagrama 74. Gráfica correspondiente al factor de seguridad

de la pieza Placa Superior 1 115 Diagrama 75. Datos correspondientes a geometría de la pieza

Placa Superior 2 116

Diagrama 76. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas sobre la pieza Placa Superior2 116

Diagrama 77. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Placa superior 2 116

Diagrama 78. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente a la pieza placa superior 2 117

Diagrama 79. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Placa superior 117

Diagrama 80. Gráfica correspondiente al factor de seguridad de la pieza placa superior 2 118

Diagrama 81. Datos correspondientes a geometría de la pieza Viga 118 Diagrama 82. Datos correspondientes a la carga y restricciones

aplicadas a la pieza Viga 119 Diagrama 83. Datos correspondientes a los resultados generados

para la pieza Viga 119 Diagrama 84. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente

a la pieza Viga 120 Diagrama 85. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Viga 120 Diagrama 86. Gráfica correspondiente al factor de seguridad de la

pieza Viga 121 Diagrama 87. Datos correspondientes a geometría a la pieza Riel 121 Diagrama 88. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas a la pieza Riel 122 Diagrama 89. Datos correspondientes a los resultados generados

para la pieza Riel 122 Diagrama 90.Grafica Correspondiente al esfuerzo equivalente

de la pieza Viga 123 Diagrama 91. Gráfica correspondiente a la deformación de la

pieza Viga 123 Diagrama 92. Grafica correspondiente al factor de seguridad

de la pieza Viga 124 Diagrama 93. Creación de proyecto en Simatic Step 7 127 Diagrama 94. Ventana de trabajo proyecto Simatic Step 7 128 Diagrama 95. Selección boque OB1 128 Diagrama 96. Ventana de programación 129 Diagrama 97. Paso 1 de la simulación 137 Diagrama 98. Paso 2 de la simulación 138 Diagrama 99. Paso 3 de la simulación 138 Diagrama 100 . Paso 4 de la simulación 139 Diagrama 101. Paso 5 de la simulación 139 Diagrama 102. Paso 6 de la simulación 140 Diagrama 103. Paso 7 de la simulación 140 Diagrama 104. Paso 8 de la simulación 141 Diagrama 105. Paso 9 de la simulación 141 Diagrama 106. Paso 10 de la simulación 142 Diagrama 107. Paso 11 de la simulación 142 Diagrama 108. Paso 12 de la simulación 143 Diagrama 109. Paso 13 de la simulación 143 Diagrama 110. Paso 14 de la simulación 144 Diagrama 111. Paso 15 de la simulación 145 Diagrama 112. Paso 16 de la simulación 145 Diagrama 113. Paso 17 de la simulación 146 Diagrama 114. Paso 18 de la simulación 146 Diagrama 115. Paso 19 de la simulación 147

LISTA DE TABLAS

Pag. Tabla 1 Principales campos de aplicación de los recubrimientos electrolíticos y químicos en función del tipo de revestimiento. 26 Tabla 2. Características de los actuadores. 41 Tabla 3. Vigas Tipo I. 50 Tabla 4. Vigas Tipo H. 51 Tabla 5. Características Polipasto DEMAG 58 Tabla 6. Modulo de Elasticidad para Metales. 80 Tabla 7. Cargas aplicadas sobre las piezas a simular 108 Tabla 8. Estimativo de costos. Opción 1. 151 Tabla 9. Estimativo de costos. Opción 2. 152

LISTA DE ANEXOS ANEXO A. Planos Mecánicos.

ANEXO B. PLC. SIEMENS S7 – 200

ANEXO C. PLC ALLEN BRADLEY Micrologix 1000

ANEXO D. Contactores y Guarda Motor. ALLEN BRADLEY

ANEXO E. Sensores Inductivos ALLEN BRADLEY

ANEXO F. Grúa Eléctrica DEMAG DC 10

1. LA EMPRESA:

PINTUTEX

PINTUTEX ”Pintura Electrostática”

“La Imagen de Su Producto“

Proyecto Automatización del Área de Pre – Tratamiento Químico.

“Simulación y diseño de un mecanismo automático para desplazamiento de piezas en el área de pre-tratamiento químico de

partes metálicas.”

PINTUTEX es una empresa que ofrece servicios relacionados de pintura electrostática termoendurecible para piezas metálicas lleva año y medio ofreciendo productos de alta calidad, lo cual se refleja en la fidelidad de sus clientes. Esta empresa como muchas de las que existen en nuestro país, desea afrontar la globalización de la mejor manera, por lo tanto desea que parte de sus procesos sean automatizados, entre estos esta el desplazamiento de piezas metálicas en el área de pre-tratamiento, de esta manera, se espera que el impacto generado por este proyecto contribuya en obtener la ISO 9000 – 2000, objetivo principal de esta empresa. 1.1 Reseña Histórica Hoy en día las empresas buscan establecerse competitivamente frente a un mercado que exige calidad y producción eficiente, eficaz y efectiva. Parte de

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esto se vera reflejado, si la empresa es conciente en que existe una necesidad de adaptarse a los cambios propuesto por la tecnología y la globalización que se presenta. Es por esto que las microempresas colombianas haciendo frente al mercado y a la competitividad, buscan sus desarrollo cognitivo y tecnológico para hacerse mas fuertes. La empresa PINTUTEX, es una empresa cuya misión esta dirigida a la prestación de servicio de aplicación técnica de pintura en polvo termoendurecible por el sistema electrostático para la industria en general, una de las tantas empresas que prestan servicios en el sector productivo para nuestro país. Es así como ellos en busca de un fortalecimiento industrial y de una mayor producción y competitividad han planeado desarrollar un avance tecnológico en su empresa, enfocado inicialmente en el área de pretratamiento de piezas. PINTUTEX, es una empresa que fue creada y fundada a principios del año 2005, con sus respectivos registros ante Cámara y Comercio de Bogota. Estos registros se basaron en una sociedad entre el Ingeniero Industrial Álvaro Cañón y su esposa Ingeniera Industrial Maribel …..Para una empresa de prestación de servicios sobre la aplicación de pintura termoendurecible de aplicación electrostática. En años anteriores el Gerente de Pintutex el Ingeniero Industrial Álvaro Cañón y su esposa, trabajaban en Zintepec Ltda, una empresa del sector productivo dedicado a la fabricación de productos metalmecanicos, PINTUTEX incursionó en el proceso de Fosfatado de Zinc para cubrir nuevos mercados de acuerdo con las necesidades de los clientes, obteniendo de esta manera un crecimiento sostenido, alcanzando reconocimiento en el sector industrial de acuerdo con la confiabilidad y cumplimiento de los requisitos de los clientes. Para finales del año 2005 se decide crear una estructura organizacional para darle direccionamiento a la empresa. Además debido a los cambios y exigencias del mercado, comprometidos con la preservación del medio ambiente y el bienestar de su personal, la gerencia ve la necesidad de cumplir con requisitos gubernamentales a de calidad de producto, seguridad industrial y nivel ambiental, Por está razón a el objetivo principal para el primer ciclo del año 2006 es certificarse bajo las normas del SGS, logrando cumplir este objetivo y obteniendo dicha certificación para agosto del año 2006. Aun preocupados por su desempeño en el mercado la empresa desea adquirir instalaciones propias con el fin de adecuarlas y aumentar su capacidad de producción, distribuir y controlar mejor sus procesos, cumpliendo con requisitos reglamentarios a nivel interno y gubernamental.

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1.2 Generalidades

1.2.1 Misión Contribuir con el desarrollo social y económico del país a través del fomento de empleo derivado de su actividad de aplicación técnica de Pintura Electrostática en Polvo basado en el cumplimiento de los Estándares de calidad y el control de sus procesos desarrollando su personal empleado para lograr una rentabilidad progresiva y un rendimiento continuo. 1.2.2 Visión Consolidarnos como una de las empresas mas reconocidas a nivel del sector industrial por su calidad, cumplimiento y servicio en la aplicación técnica de Pintura Electrostática en Polvo, a través de la certificación de sus Procesos en la Organización.

1.2.3 Política Bajo la Premisa del mejoramiento continuo a todo nivel de la organización, PINTUTEX se compromete a ofrecer el servicio de aplicación de pintura electrostática en polvo, cumpliendo con los requisitos y especificaciones técnicas de los clientes, a través de la planificación y control de sus procesos apoyado en el desarrollo y competencias de proveedores y de nuestro recurso humano, acatando la legislación aplicable vigente.

Trabajando en Equipo mejoramos continuamente hacia la satisfacción plena del cliente.

1.3 ORGANIGRAMA GENERAL DE LA EMPRESA La organizaron general de la empresa es la de una micro empresa muy bien estructurada, de una manera vertical, pero con avances en un sistema horizontal de gerencia.

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1.4 LOCALIZACIÓN

El sector entre calle 13 y la Av. las Americas, la crr. 50 y la Av. 68 es un importante polo de desarrollo industrial en constante crecimiento, gracias a la apertura de industrias de gran tamaño.

Ubicado en el centro de la Zona Industrial de Puente Aranda, este

espacio es considerado como escenario propicio para la ubicación de grandes industrias, gracias a su privilegiada situación geográfica, excelente cobertura vial e infraestructura adecuada.

PINTUTEX Cra. 66ª No. 10 A – 35

Bogota D.C. Colombia

1.5 PROCESO EN LA EMPRESA

Almacenamiento Materia Prima Limpieza y Selección Pre Tratamiento Químico Limpieza con Aire Cabina de Pintura Carros de Almacenamiento

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Horno de Curado Inspección de Calidad Producto Terminado

Nota: Ver diagrama 1.

1.5.1 ALMACENAMIENTO MATERIA PRIMA Se reciben las piezas a pintar directamente del cliente, y se almacenan llevando un registro y control respectivo.

1.5.2 LIMPIEZA MANUAL Y SELECCIÓN Se realiza la selección de las piezas de acuerdo al tamaño, y a la limpieza previa que hay que hacer. Ya sea con trapo, o líquidos más fuertes, por problemas como grasa o motas.

Luego se registran grupos de piezas de tamaño similar, y que puedan ser pasadas por los tanques del área de pretratamiento químico.

1.5.3 ÁREA DE PRE – TRATAMIENTO

Es la limpieza y adecuación de las piezas metálicas para su posterior tratamiento de pintura. De este proceso depende el mejoramiento y calidad de la pintura electrostática.

1.5.4 ÁREA DE PRE – TRATAMIENTO 1. Limpiar 2. Enjuagar 3. Activar la superficie 4. Aplicación de fosfato 5. Enjuagar 6. Sellar 7. Enjuagar con agua desionizada

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Diagrama 1: Flujograma Operativo General en PINTUTEX.

Fuente: Los Autores.

1.5.4 ÁREA DE PRE – TRATAMIENTO (4 tanques) Nota: Ver Diagrama 2. DESCRIPCION:

Desengrase El desengrase se realiza con desengrasantes utilizados en superficies metálicas por inmersión con agitación por aire de solución. La inyección de aire a presión provoca un burbujeo que ayuda al desprendimiento de la

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suciedad de las piezas y facilita la saponificación y/o emulsión de las grasas y aceites.

Enjuague Se realiza en aguas circulantes, Con temperaturas predeterminadas para el proceso.

Fosfato de Zinc El tratamiento de fosfatación tricatiónico esta destinado a piezas de hierro y acero, produciendo una capa de fosfato microcristalino, insoluble, de gran resistencia a la corrosión y que permite una excelente adherencia a nuestro recubrimiento termoplástico.

Fosfato de zinc con bajo nivel de níquel (acelerado interna o externamente), para aplicaciones de aspersión e inmersión con acero y substratos galvanizados, previas a los recubrimientos electroforéticos, recubrimientos en polvo o pintura tradicional.

Sello Este procedimiento, busca generar mejores condiciones de la adhesión de pintura, cuan esta es aplicada de forma electrostática y termoendurecible. Usualmente el sello se realiza con sellador no crómico (vegetal)

1.5.5 SECADO Y LIMPIEZA POR AIRE Se realiza al terminar el pre tratamiento, las piezas se almacenan en unos carros, y allí se realiza el secado a presión de aire, para retirar partículas de tela, y preparar las piezas para el siguiente proceso, que es el de pintura. 1.5.6 CABINA DE PINTURA En el recubrimiento electrostático con pintura en polvo se emplean principalmente los sistemas con cargas electrocinética y por ionización. La compatibilidad de ambas clases de carga es sumamente importante para el diseño flexible de la instalación, para que con ambas puedan utilizarse los mismos mandos.

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Diagrama 2. Flujograma de Proceso Operativo en el Área de Pre Tratamiento Químico.

Fuente: Los Autores. Se aplica con un equipamiento especial-pistola electrostática para polvo-en el que se mezcla con aire y se carga eléctricamente. Las partículas cargadas eléctricamente se adhieren a la superficie a ser pintada, que está a tierra, en un proceso similar al que ocurre cuando el polvo del ambiente se adhiere a la pantalla del televisor o de la computadora.

En la aplicación de pintura en polvo deben distinguirse dos procedimientos:

Procedimiento corona: carga electrostática por alta tensión; (40-100

kV); universal: ~ 15 %.

Procedimiento tribo: carga electrostática por fricción; universal: ~ 15

%.

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1.5.7 CARROS DE UBICACIÓN Y ALMACENAMIENTO En este proceso las piezas han salido de la cabina de pintura y no se pueden tocar, soplar, o sacudir, puesto que la pintura podría caerse o retirarse y se generaría un cambio no homogéneo en la calidad y distribución de la pintura sobre la pieza. Además los carros están ubicados de forma tal, sobre unos rieles que los introducen directamente, al horno de curado, siguiente fase del proceso general. 1.5.8 HORNO DE CURADO Las partículas de Pintura en Polvo que permanecen adheridas a la pieza por carga estática son inmediatamente calentadas en un horno donde se transforman en un revestimiento continuo. Cuando la pintura se funde los componentes químicos, en este caso las resinas, reaccionan entre sí formando una película. El resultado es un revestimiento uniforme, de alta calidad, adherido a la superficie, atractivo y durable. 1.5.9 INSPECCIÓN DE CALIDAD Se realiza al salir del Horno de Curado, consiste en examinar las piezas manualmente por operarios, los cuales miran que la textura sea la adecuada y que la aplicación haya sido uniforme. Luego se empacan o envuelven en plástico para evitar que se rayen, y se genera la orden de producto terminado para almacenar. 1.5.10 ALMACENAMIENTO PRODUCTO TERMINADO El producto se almacena en un área determinada, después de la inspección, se seleccionan y se partan según la orden de trabajo, la fecha de entrega y demás, y por supuesto se genera la facturación e inventario del producto. Todo esto con los debidos cuidados de almacenamiento.

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2. MARCO TEORICO PROCESOS EN LA EMPRESA Y AREA DE PRE - TRATAMIENTO

2. MARCO DE REFERENCIA El siguiente es el marco de referencia bajo el cual este proyecto tiene sus temas principales y sus bases como son la industria para la cual fue desarrollado, la Documentos Técnicos y la Automatización del Proyecto en general. 2.1 LA INDUSTRIA DE LA PINTURA EN POLVO

Sea en el sector del automóvil o en la industria o en el arte, las pinturas se utilizan actualmente en casi todos los ámbitos de la vida para conferir brillo y color a los productos. El número de productos se incrementa y la presión de la competencia crece. Los fabricantes exigen, por lo tanto, pinturas reforzadas que confieran a sus productos un aspecto y acabado de gran calidad e individual, es decir, un aspecto que les permita destacar del resto.

2.1 Generalidades 2.1.1 Pintura en polvo Buscando una forma simple de describirla digamos que la Pintura en polvo es bastante parecida a las pinturas convencionales horneables .Está en estado sólido en lugar de líquido, ya que no contiene solventes durante la fabricación ni la aplicación. Generalmente se aplican por un proceso electrostático con posterior curado en horno. La película de pintura se forma de la siguiente manera: el polvo aplicado sobre la pieza se funde con el calor y los componentes de la fórmula reaccionan constituyendo un sólido. Hagamos un símil con alimentos para describir el proceso. Cuando uno mezcla chocolate en polvo con azúcar, lo funde con calor y luego lo deposita en una chapa, a temperatura ambiente se obtiene una lámina sólida compuesta por el chocolate más el azúcar. Los cambios de estado que sufre la pintura en polvo son similares, pero además hay reacción química. Utilizando un lenguaje más técnico, la aplicación de Pintura en Polvo es un método moderno de obtención de revestimientos decorativos y protectores para usar en gran variedad de superficies. Los productos obtenidos son usados por la industria y los consumidores finales.

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La Pintura en Polvo es una mezcla homogénea de cargas minerales, pigmentos y resinas en forma sólida, en forma de partículas finas, que se aplica con un equipamiento especial-pistola electrostática para polvo-en el que se mezcla con aire y se carga eléctricamente. Las partículas cargadas eléctricamente se adhieren a la superficie a ser pintada, que está a tierra, en un proceso similar al que ocurre cuando el polvo del ambiente se adhiere a la pantalla del televisor o de la computadora. Las partículas de Pintura en Polvo que permanecen adheridas a la pieza por carga estática son inmediatamente calentadas en un horno donde se transforman en un revestimiento continuo. Cuando la pintura se funde los componentes químicos, en este caso las resinas, reaccionan entre sí formando una película. El resultado es un revestimiento uniforme, de alta calidad, adherido a la superficie, atractivo y durable. La Pintura en Polvo es la tecnología de revestimientos de mayor crecimiento en el mundo. 2.2 Uso de Pintura en Polvo Actualmente centenares de productos diferentes pueden ser revestidos con Pintura en polvo. La industria de electrodomésticos utiliza Pintura en Polvo para las superficies externas y los componentes de heladeras, freezers, acondicionadores de aire, aspiradoras, lavavajillas, secadoras, calentadores de agua y en el interior de hornos de microondas. La industria automotriz, de motocicletas, de autopartes utiliza Pintura en polvo en llantas de acero y baja aleación, piezas de sistemas de frenos y de suspensión, cerraduras, resortes de acero, limpiaparabrisas, pequeñas piezas de terminación, racks, chassis de camiones y ómnibus, radiadores, filtros de aire y aceite, varias piezas de motor e incluso faroles. Hay también Pintura en polvo para primer automotriz en cabinas de camiones y como barniz topcoat (clear final) en la industria de motocicletas. La Pintura en polvo es usada también en el sector de construcción civil para revestir cerramientos de aluminio, ventanas y puertas, en fachadas de grandes edificios de acero laminado, en herrajes de puertas, luminarias, tejas metálicas y estructura de techos. Hay un sinnúmero de otras aplicaciones como cuadros y piezas de bicicletas, extintores de incendio, antenas miniparabólicas, componentes eléctricos, máquinas e implementos agrícolas, equipos de musculación, estanterías y góndolas para supermercados, heladeras para supermercados, equipamientos para dentistas, máquinas de helados, muebles de escritorio,

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camas, sillas, muebles de tubo de acero, gabinetes de computadora, carros y corrales para bebes, cajas de herramientas, balanzas, grifería, muebles de jardín, cestos de basura, bancos para plazas y shopping centers, grandes paneles eléctricos, equipamiento de laboratorio, oleoductos, gasoductos y cañerías de gas de distribución domiciliaria, garrafas para gas licuado, cabinas de teléfonos públicos, y centenares de aplicaciones más desde las más comunes a algunas exóticas. 2.3 Ventajas de la Pintura en polvo El gran crecimiento de esta tecnología en el mundo se debe fundamentalmente a las siguientes causas más destacables:

• La Pintura en polvo produce revestimientos atractivos que se caracterizan por una excelente resistencia a la corrosión, al calor, al impacto, a la abrasión en intemperie y a los cambios extremos de temperatura. La variedad de colores, efectos y texturas es muy amplia. Se puede disponer de productos de alto brillo, semibrillo y mate, efectos metálicos, perlados, transparentes e incluso incoloros. Las terminaciones texturadas, microtexturadas y martilladas con diseños y brillos muy diversos se utilizan para embellecer piezas, escondiendo pequeñas imperfecciones como marcas de fundición o de herramientas. La Pintura en polvo puede ser formulada para aplicación en diversos espesores, de acuerdo al destino de la pieza.

• Es amigable con el medio ambiente. Las pinturas horneables líquidas

requieren solventes. Para disponer los solventes es necesario contar con sistemas de extracción, filtrado y recuperación para reducir la emisión de los compuestos orgánicos volátiles (VOC). La Pintura en polvo no contiene solventes y emiten cantidades ínfimas de volátiles. El aire de la cabina de aplicación puede ser usado nuevamente con seguridad total. La alternativa de Pintura en polvo es así un proceso más limpio y seguro.

• En la medida que el polvo aplicado está seco, el 98% del overspray (el

polvo que no se fija a la pieza durante la aplicación) puede ser recuperado y reutilizado. El residuo final generado es muy pequeño y puede ser dispuesto como basura en forma fácil y económica. Podemos afirmar entonces que en el caso de la Pintura en polvo prácticamente todo lo que se aplica queda en la pieza. En algunos casos de tintas convencionales el 50% del producto que se compra se desecha, o sea Ud. paga para tirar parte de lo comprado y además contaminar el medio ambiente.

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• El consumo de energía para el curado también es menor. En los

hornos donde se procesan las pinturas con solvente se requiere calentar y evaporar los solventes y calentar y eliminar grandes cantidades de aire para asegurar que los vapores de solvente no alcancen un nivel peligroso y potencialmente explosivo. La cantidad de aire que se renueva en los hornos donde se procesa pintura en polvo es mínima, resultando en una disminución de costos.

• La alta eficiencia de operación de un sistema de Pintura en polvo

economiza tiempo y recursos. No es necesario tiempo de oreo. Las piezas a ser aplicadas pueden colocarse en forma compacta en la línea de transporte para pasar rápidamente por el proceso productivo, resultando un costo menor por unidad.

• Para un alto número de piezas se utiliza aplicación automática, porque la Pintura en polvo no escurre ni gotea, por lo que hay un bajo porcentaje de piezas descartadas por calidad. Usando equipos de aplicación y métodos de recuperación adecuados se puede obtener una eficiencia global de utilización del polvo, en mano única, del 95 al 98%. Cuando se aplica diversidad de colores hay equipos que permiten el cambio de color en apenas algunos minutos.

• El uso de Pintura en polvo implica algunas otras pequeñas economías

indirectas a saber: menor requerimiento de capacitación de los aplicadores, menor dedicación de supervisión para una línea de aplicación de Pintura en polvo y limpiezas relativamente simples de los equipos, para citar algunas.

2.4 ¿Cuál es el futuro de la Pintura en polvo? La Pintura en polvo nació como una alternativa de revestimiento para piezas metálicas. Con el desarrollo de Pintura en polvo que cura a temperaturas más bajas, se comenzó a pintar otros materiales como cerámica, MDF y algunos plásticos. Otro camino en esa dirección es el desarrollo de Pintura en polvo curadas por ultravioleta, que puede generar aumentos de productividad por el incremento de velocidad de cura y posibilitar la aplicación sobre sustratos sensibles como algunos tipos de madera.

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Existen algunas líneas de producción experimentales a nivel industrial para pintar bobinas de acero, en un proceso semejante al coil coating pero sin solventes. La Pintura en polvo habitualmente se aplica en películas de 30 a 70 micras. Hay tecnología disponible para, manteniendo la buena terminación, bajar a 20-25 micras.

2.5 Recubrimiento Electrostático con Pintura en Polvo

La idea del recubrimiento electrostático con pintura en polvo se basa en el hecho de que las piezas con cargas eléctricas antagónicas se atraen. De ahí que para este proceso son aptos la mayoría de los cuerpos sólidos conductores y/o termoestables. Ante todo metálicos como máquinas y aparatos electrodomésticos; muebles de oficina; muebles para jardines; accesorios para automóviles; robinetería; manipulados de alambres; perfiles y elementos de fachadas, entre otros.

2.6 Particularidades en la aplicación de pinturas en polvo:

En la aplicación de pintura en polvo deben distinguirse dos procedimientos:

Procedimiento corona: carga electrostática por alta tensión; (40-100 kV); universal: ~ 15 %.

Procedimiento tribo: carga electrostática por fricción; universal: ~ 15 %.

2.7 Equipos electrostáticos

En el recubrimiento electrostático con pintura en polvo se emplean principalmente los sistemas con cargas electrocinética y por ionización. La compatibilidad de ambas clases de carga es sumamente importante para el diseño flexible de la instalación, para que con ambas puedan utilizarse los mismos mandos.

2.7.1 Carga por ionización

El aire de transporte aspira el polvo agitado o fluidizado del depósito de reserva y lo transporta como mezcla de aire/polvo por la manguera y la pistola. Los portadores de carga, generados por el electrodo emisor de efluvios mediante la ionización por choque, proporcionan allí la carga electrostática del polvo, adhiriéndose a su superficie. Los iones libres así formados fluyen hacia el contraelectrodo conectado a tierra. El polvo cargado de este modo se pulveriza y queda adherido a la pieza. Bajo este aspecto es

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digno de atención que, en caso de polaridad negativa, la intensidad de la corriente de pulverización es casi el doble que con la polaridad positiva.

La tensión de la red del aparato de mando se transforma en baja tensión con alta frecuencia. Una cascada (2) y un transformador de alta tensión (1) la convierten en alta tensión, de hasta 70 kV (según la longitud) o incluso hasta más de 100 kV, que se instala en el electrodo (3). En la línea de alimentación del aparato de mando hacia la pistola hay, así pues, una baja tensión completamente anodina.

2.7.2 Carga por fricción

En lugar de los electrodos emisores de efluvios y las cascadas, la pistola para carga electrostática por fricción (Tribo) hace uso de otra técnica muy popular, que permite transformar cada vez más calidades de polvo. Un hecho significativo es que, con este procedimiento no se forma ningún campo eléctrico entre la pistola y la pieza a pintar. De este modo, la penetración del polvo en los huecos y cavidades de las piezas es eficaz y garantiza un recubrimiento óptimo. Es por este motivo que la tribotécnica se aplica, sobre todo donde se recubren mediante polvo apto para tribo objetos con compleja geometría superficial. Tales como los que hoy produce cualquier prestigioso fabricante de polvos.

Sólo los más modernos aparatos, que funcionan según este principio; aseguran que no puedan formarse sintetizados, ni en las paredes de la pistola ni en las boquillas como las placas de rebotamiento o las toberas para chorro plano. Un control de carga continuo forma también parte de la aplicabilidad industrial, que permita primero una aplicación reproducible de esta tecnología todavía nueva. Otra exigencia importante a los fabricantes del equipo tiene que ser la compatibilidad y la intercambiabilidad con la carga en cascada.

2.8 EL PRE – TRATAMIENTO QUIMICO La industria de la Pintura en Polvo y en general de la aplicación electrostática de la misma, es el campo de investigación y desarrollo de el presente trabajo, esta industria tiene gran importancia debido a la necesidad de algunos clientes en dar mayor durabilidad y mejor aspecto a las piezas, bien sea que hagan parte de alguna máquina en donde su función exija que la pieza tenga alta resistencia, o puede ser también el caso de tener piezas que expuestas a los factores ambientales pueden deteriorarse e incluso formar un

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conjunto armonioso con las demás como es el caso de los rines de automóviles. 2.8.1 Generalidades

Los trabajos sobre electroquímica llevados a cabo por el químico inglés Humphry Davy, hacia 1800, y por Michael Faraday hacia 1830, condujeron a la galvanoplastia o empleo de la electricidad para recubrir un metal con otro. Werner von Siemens, oficial artillero prusiano y pionero de la industria eléctrica, desarrolló uno de los primeros procesos de galvanoplastia en 1842; unos cuchilleros de Birmingham, los Elkington, lo adquirieron en 1843. Hacia 1860 se empleaban plata y otros metales nobles para recubrir aleaciones más baratas; en 1869, comenzaron los baños de níquel.

El pre tratamiento Químico Al que haremos referencia es el Fosfatado de Zinc. Consiste en depositar por vía electroquímica finas capas de elementos Químicos sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolito.

Los Elementos de uso más corriente son la plata, níquel, cromo y cobre para fines decorativos, siendo el cromado el revestimiento mas extendido debido a su duración así como a su resistencia a la abrasión y al empañado. En aplicaciones industriales especiales donde se requiere una mayor protección, los revestimientos más corrientes pueden ser de zinc, cadmio, estaño, Cobre, Níquel y Cromo, pero su aplicación está siendo restringida por el fuerte impacto ambiental de estos elementos.

Diagrama 3 El proceso de tratamiento superficial.

En este proceso se usan productos químicos relativamente puros, sales y metales, de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre las piezas. Fuente: Los Autores

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Tabla 1 Principales campos de aplicación de los recubrimientos electrolíticos y químicos en función del tipo de revestimiento.

Campos de aplicación de los recubrimientos

Recubrimientos funcionales Tipos de recubrimientos Decorativos Protección

anticorrosiva Antifricción Electrotécnica Soldadura

Plomo +

Aleaciones de plomo-estaño

+ + + +

Cromo + + +

Oro y aleaciones de oro

+ + + +

Cobre + + +

Aleaciones de cobre

+ +

Níquel (electrolítico)

+ + + + +

Níquel (químico)

+ + + +

Plata + + +

Fosfatado de Zinc

+

Estaño + + +

Fuente: Recubrimientos electrolíticos y baños galvánicos. Morphy Smoot.

La deposición de un determinado metal puede obtenerse a partir de baños o electrolitos de diferente composición. Las propiedades específicas de los recubrimientos dependen de los componentes del electrolito utilizado. La calidad de recubrimiento exigida para un campo de aplicación específico, sólo puede cumplirse manteniendo unas condiciones de trabajo constante, y

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definidas, realizando un seguimiento exhaustivo de los mismos. La estabilidad a largo plazo de los electrolitos, de gran importancia para minimizar la generación de baños electrolíticos contaminados a tratar, requiere un seguimiento continuo de concentraciones de los compuestos básicos, las condiciones físicas y las contaminaciones orgánicas e inorgánicas. Asimismo hacen necesario un mantenimiento y una limpieza del baño para eliminar partículas y sustancias contaminantes.

Diagrama 4 Balance de materiales para la operación de recubrimiento Químico.

Fuente: Recubrimientos electrolíticos y baños galvánicos. Morphy Smoot 2.8.2 PROCESO DE FOSFATADO DE ZINC La pintura en polvo ofrece un revestimiento superior porque los enlaces cruzados que ocurren durante el proceso de calor “adhiere” las moléculas de la pintura entre sí y también las une al sustrato. El entrelazado de las moléculas de pintura con otras moléculas de pintura y con el sustrato produce una protección de elementos exteriores que de otra manera podrían iniciar la corrosión. La pintura líquida sufre un proceso diferente conforme los solventes evaporan producen uniones más débiles.

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Se generan capas de fosfato de zinc sobre acero, zinc, aluminio y magnesio mediante soluciones ácidos fosfatantes en aplicaciones de aspersión o inmersión. La velocidad de formación de la capa de fosfato de zinc puede incrementarse gracias a la utilización de productos acelerantes.

• Procesos de fosfatado de zinc con calcio y baja formación de lodos. No necesitan prelavado. Utilizables en aplicaciones de inmersión. Pueden utilizarse también para pinturas con alta temperatura de secado.

• Proceso de fosfato de zinc (acelerado interna o externamente) para aplicaciones de aspersión e inmersión con acero y substratos galvanizados previas a los recubrimientos por electrodeposición, recubrimientos en polvo o pintura tradicional.

• Fosfato de zinc sin níquel (acelerado interna o externamente), para aplicaciones de aspersión e inmersión con acero y substratos galvanizados, previas a los recubrimientos por electrodeposición, recubrimientos en polvo o pintura tradicional.

A continuación se detalla el sistema de acabado en pintura de Holophane. Los primeros siete pasos abarcan el proceso de pre-tratamiento y los últimos tres describen la aplicación de la pintura. 1. Limpiar 2. Enjuagar 3. Activar la superficie 4. Aplicación de fosfato 5. Enjuagar 6. Sellar 7. Enjuagar con agua desionizada 8. Secar 9. Pintura en polvo electrostática 10. Hornear

2.8.3 PRE – TRATAMIENTO: Proceso de fosfatado de zinc Previo al pintado se realizan los siguientes procesos que componen el tratamiento químico: desengrase alcalino, enjuague, fostatizado de zinc tricatiónico, enjuague y pasivado orgánico o sello. Luego se pintan y se hornean las piezas a temperaturas y tiempos adecuados a cada calidad de pintura (resistencia total a nieblas salinas).

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ÁREA DE PRE – TRATAMIENTO (4 tanques) DESCRIPCION:

Desengrase El desengrase se realiza con desengrasantes utilizados en superficies metálicas por inmersión con agitación por aire de solución. La inyección de aire a presión provoca un burbujeo que ayuda al desprendimiento de la suciedad de las piezas y facilita la saponificación y/o emulsión de las grasas y aceites.

Enjuague Se realiza en aguas circulantes, Con temperaturas predeterminadas para el proceso.

Fosfato de Zinc El tratamiento de fosfatación tricatiónico esta destinado a piezas de hierro y acero, produciendo una capa de fosfato microcristalino, insoluble, de gran resistencia a la corrosión y que permite una excelente adherencia a nuestro recubrimiento termoplástico.

Fosfato de zinc con bajo nivel de níquel (acelerado interna o externamente), para aplicaciones de aspersión e inmersión con acero y substratos galvanizados, previas a los recubrimientos electroforéticos, recubrimientos en polvo o pintura tradicional.

Sello Este procedimiento, busca generar mejores condiciones de la adhesión de pintura, cuan esta es aplicada de forma electrostática y termoendurecible. Usualmente el sello se realiza con sellador no crómico (vegetal)

NOTA: Véase el diagrama 4.

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Diagrama 5. Flujograma de Proceso en el Área de Pre – Tratamiento Químico en PINTUTEX.

Fuente: Alta Dirección PINTUTEX.

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3. MARCO DE REFERENCIA 1 PROYECTO DE AUTOMATIZACION EN EL AREA DE PRE – TRATAMIENTO QUIMICO Las actuales condiciones de eficiencia y productividad en la empresa son buenas, para un desarrollo empresarial de algo mas de un año y medio, además de que la producción se ha visto respaldada por la respuesta de este proceso a las ordenes de producción generadas por la dirección de la empresa y la demanda de alta calidad hecha por sus clientes, pero aun así la seguridad industrial y su futura prospección a alcanzar la certificación de calidad ISO: 9000 versión 2000 y luego establecerse sobre la norma de seguridad industrial ISO 18000, generan una continua preocupación de la empresa por los estándares de calidad y el control eficaz de sus procesos en pro de una mayor competitividad comercial y de un desarrollo exponencial en su productividad. El proceso consiste en el tratamiento químico a la superficie de unas piezas que serán sometidas a pintura electrostática. Dicho tratamiento se realiza en una serie de tanques, dispuestos de tal forma que la pieza sea sumergida en cada uno de ellos, por unos periodos de tiempo que han sido predeterminados y especificados en las fichas técnicas de los proveedores de los químicos, y los tiempos requeridos en el proceso por la manipulación de las piezas. Los tanques se disponen de una manera lineal, lo cual facilita la manipulación de la pieza a tratar. Todo el proceso se esta llevando a cabo en forma manual, lo que implica que en todo el proceso este presente un operario para el cambio de la pieza de un tanque a otro.

Para complementar lo anteriormente expuesto a continuación en el diagrama 5, esta la representación mediante un flujograma operativo tanto de la empresa en general, como del punto susceptible a automatizar.

Para el presente caso, el proyecto de automatización se vera reflejado en la implementación de un polipasto o puente grúa, que al ser simulado previamente se anticipara al diseño, o al determinado proceso de selección, para su posterior compra e instalación en la planta, de acuerdo a las necesidades de la empresa.

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Diagrama 5: Flujograma Operativo procesos en el Área de Pretratamiento Químico.

Fuente: Alta Dirección PINTUTEX.

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El proyecto consiste en la simulación mecánica y numérica del diseño del polipasto y su impacto sobre el área afectada, al ser ejecutado el proyecto, siendo obvio su pre modelamiento matemático. Luego se realizara el respectivo modelamiento grafico y simulación virtual por medio de software especializado, para este caso Visual Nastran Motion, en aras de seleccionar por medio de análisis estáticos los esfuerzos y cargas en el sistema, el diseño y producto adecuado en esta automatización. En seguida se generara, la parte de control del mecanismo, los materiales utilizados y los procedimientos adecuados a seguir para llegar al óptimo requerimiento deseado para el sistema y por la gerencia de la planta. 3.1 Justificación del Proyecto La evaluación de impactos y el plan de manejo de seguridad industrial, como la evaluación preventiva de calidad del proceso en pro de una mayor productividad, se hacen necesarios para la industria del sector industrial de nuestro país. Ya que como meta general se quiere conseguir la certificación de calidad en normas internacionales ISO 9000 versión 2000 e ISO 18000 en sus sistemas y lograr la certificación adecuada para el producto. Por esto, el proyecto ayudará a identificar previamente los aspectos negativos que los procesos actuales puedan tener de acuerdo a su forma de funcionamiento, así como los beneficios y el aprovechamiento de sus cualidades para el aumento de productividad. El proceso de aplicación de pintura en polvo termoendurecible, se basa en una secuencia de procesos industriales llamados a ser controlados y optimizados tecnológicamente por seguridad y productividad. Uno de esos procesos es el pre tratamiento para la aplicación de pintura en polvo. Actualmente el proceso de tratamiento es manual lo cual genera las siguientes implicaciones: • Destiempo entre cambio de la pieza de un tanque a otro. • Riesgo por parte del operario al manipular sustancias químicas. • Baja productividad debido a descuidos propios de operario. Al desarrollar un dispositivo automático que supla las funciones del operario se resolverían estos problemas y a su vez, mejoraría la eficiencia del tratamiento, ya que toda variable relacionada con el proceso puede ser controlada y supervisada de manera constante.

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3. 2 El Proceso y sus Requerimientos El proceso sobre el cual se desarrolla el proyecto es el área de pre – tratamiento químico de piezas metálicas, en lo que es la aplicación de pintura electrostática termoendurecible; este proceso ya descrito en el anterior capitulo. Se va a evaluar a continuación los requerimientos para este sistema: 3.2.1 Requerimientos Generales del Proceso • Movilización de piezas Metálicas. • Transporte del Material por el área del Proceso de manera segura. • Transporte ágil y eficiente del material. • Que elimine riesgos ergonómicos al operario del proceso. Que elimine desperdicios de tiempo al interior del proceso. Su diseño estará de acuerdo a las restricciones por área de la

empresa y de este proceso principalmente. • Sea una Herramienta para controlar la velocidad de producción. Diagrama 6. Plano de la planta en general. Plano de Evacuación.

Fuente. Alta Dirección PINTUTEX.

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En el anterior Diagrama se muestra el plano de todo el proceso general, en la planta, y su ubicación en las instalaciones, esto para visualizar el área del mecanismo a diseñar y en un futuro a instalar. Diagrama 6.1 Plano detallado del área en donde se desarrollara el proyecto.

Fuente: Los Autores.

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4. MARCO REFERENCIA 2

4.1 Problemática La empresa desea que se apliquen los conocimientos relacionados a la ingeniaría de diseño y automatización electrónica, para la creación de un sistema o un mecanismo automático que apoye a el operario en el cambio de la(s) pieza(s) entre los tanques en la fase de pre tratamiento, debido a ello se ha recolectado una serie de datos que representan los tiempos del proceso con el fin de comparar al finalizar el proyecto, cual es el impacto que ha de tener dicho mecanismo en su futura implementación, dicho diagrama es el correspondiente al numero 7, en donde se describe de manera detallada cuales son los tiempos necesarios para realizar este proceso. Como se puede observar es diferente el tiempo en el cual esta planificado hacer el cambio piezas entre los tanques y otro el que le toma al operario hacer esta actividad, ya que en algunas oportunidades el tiempo empleado puede ser mayor al que esta establecido o en caso contrario puede ser menor, pero de lo que se esta seguro, es que estos tiempos pueden afectar tanto la calidad del procesos de pretratamiento, como también puede afectar la productividad en los procesos posteriores. En si el verdadero problema es que no están estandarizados los tiempos entre el cambió de una pieza entre tanques, por lo cual, es necesario la optimización de este proceso, por medio de la creación de un mecanismo que apoye el operario, y haga cumplir con los tiempos estipulado de una manera eficiente. También se puede inferir que junto al anterior problema planteado, existen otros problemas que son adyacentes a éste, como por ejemplo a nivel de seguridad industrial, el hecho de que se encuentre presente un operario el cual está continuamente expuesto a los químicos necesarios para hacer el proceso, lo cual repercute en que se halle en constante supervisión, ya que es un riesgo constante tanto como para operario y las personas que se encuentren cerca a el proceso debido a los riesgos tanto por contacto, inhalación, etc. Otro problema es la cantidad de piezas que sean procesadas, debido a la falta de estandarización de tiempos, no es fácil calcular la cantidad de piezas que pueden ser procesadas en un rango de tiempo.

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Diagrama 7. Flujograma operativo fase de Pretratamiento, tomando en

cuanta los tiempos. Fuente: Los Autores. Debido a que este es el primer paso para poder pintar las piezas, es importante que la calidad de este proceso sea excelente, ya sea para ahorrar tiempo en procesos posteriores, o controlar la productividad en esta parte del proceso general.

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Así entonces se ha hecho énfasis en tres situaciones que generan implicaciones sobre el proceso con base en que el proceso de tratamiento es manual y se observa:

• Destiempo entre cambio de la pieza de un tanque a otro. • Riesgo por parte del operario al manipular sustancias químicas. • Baja productividad debido a descuidos propios de operario.

Siendo así las tres causas principales de la problemática y justificación de este proyecto. 4.2 Solución a la Problemática Planteada 4.2.1 Alternativas de Solución Con base a los requerimientos generales del proceso descritos en el capitulo anterior, a la descripción de la problemática planteada y a la justificación del proyecto a realizar; se han generado las siguientes alternativas para la consecución y desarrollo del proyecto. 4.2.1.1 Dispositivo de tipo Robot Cartesiano con accionamiento

neumático Con base en el área y volumen de trabajo señalado anteriormente para dicho proceso, el dispositivo de tipo robot cartesiano se adaptaría muy bien, así que aplicaría para las funciones propuestas durante el proceso. El accionamiento o sistema de actuación neumática permitiría cubrir las necesidades del proceso con efectores mecánicos, aunque dentro de los requerimientos se encontrara con que es probable que se dificulte su uso por la carga a manejar. Los actuadores neumáticos utilizan el aire comprimido como fuente de energía y son muy indicados en el control de movimientos rápidos, pero de precisión limitada. 4.2.1.2 Puente grúa o pluma El puente grúa es una situación favorable al tener como tipo de accionamiento la energía eléctrica, mas aun así su estructura podría ser una desventaja, puesto que el volumen de trabajo representaría un puente grúa muy robusto, y al tener un poste de base exigiría al máximo su gran tamaño para soportar la carga.

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4.2.1.3 Dispositivo de tipo Robot cartesiano con accionamiento eléctrico

Dentro de los requerimientos generales del proceso, encontramos que el soportar una carga y la manipulación de ella con velocidad, seguridad y sobre todo un sencillo control, son características fundamentales para el diseño. La energía eléctrica provee facilidades en sus actuadores, lo cual hace una opción muy viable en el sistema de actuación, esto acompañado por un buen diseño estructural serian la combinación perfecta para el satisfactorio diseño del proyecto. Los motores eléctricos son los más utilizados, por su fácil y preciso control, así como por otras propiedades ventajosas que establece su funcionamiento, como consecuencia del empleo de la energía eléctrica. 4.2.1.4 Brazo mecánico con junturas esféricas que cubran el área

propuesta Para este tipo de solución se presenta un caso similar al de un puente grúa, puesto que se detallo en un robot de tipo articulado con junturas esféricas, el cual permitiese la libertad de movimiento. Mas aun así sin importar el tipo de sistema de actuación su diseño seria condicionado por la carga máxima a tratar, y su diseño se vería complejo y bastante grande. 4.2.1.5 Dispositivo de tipo Robot cartesiano con accionamiento

hidráulico El sistema de accionamiento de tipo hidráulico y la combinación con su estructura o morfología de tipo cartesiana, serian una solución excelente, teniendo en cuenta los criterios mas generales, y aun otros aun no tratados como la carga, mas aun así, su complicada instalación y costos elevados sobre varios de sus elementos, consideran soluciones mas optimas al respecto. Los actuadores hidráulicos son recomendables en los manipuladores que tienen una gran capacidad de carga, junto a una precisa regulación de velocidad. 4.3 Criterios de Selección de la Solución Siendo consecuente con la problemática y los requerimientos generales del proceso, a continuación se presenta un listado de los criterios de selección del sistema para las alternativas de solución al proyecto.

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Así el sistema a ser escogido como solución deberá cumplir lo siguiente.

• Transporte fácil y seguro del material a trabajar durante las diferentes etapas del proceso.

• Sistema que permita dispocisión semi-automática y dispocisión manual de control sobre el mecanismo.

• Sistema que estandarice tiempos de transporte entre los sub procesos de acuerdo a la velocidad requerida.

• Sistema que permita la variación de la velocidad de movimiento en transporte de acuerdo a las condiciones de producción del proceso.

• Sistema que permita la movilización segura y ágil de una carga máxima de 500 Kg.

• El sistema deberá permitir una elevación mínima de 1.60 metros de la carga a manipular.

• Un sistema de condiciones de diseño y posible construcción a costos considerablemente económicos.

4.3.1 Ponderación de los Criterios de Solución En consideración a los criterios de selección se ha generado a continuación una ponderación de los criterios, enumerándolos y asignándoles una prioridad por número, así:

1. Un sistema de condiciones de diseño y posible construcción a costos considerablemente económicos.

2. Sistema que permita la movilización segura y ágil de una carga máxima de 500 Kg.

3. Transporte fácil y seguro del material a trabajar durante las diferentes etapas del proceso.

4. El sistema deberá permitir una elevación mínima de 1.60 metros de la carga a manipular.

5. Sistema que estandarice tiempos de transporte entre los sub procesos de acuerdo a la velocidad requerida.

6. Sistema que permita la variación de la velocidad de movimiento en transporte de acuerdo a las condiciones de producción del proceso.

7. Sistema que permita dispocisión semi-automática y dispocisión manual de control sobre el mecanismo.

Teniendo en cuenta la ponderación de los criterios de selección, se considera que las alternativas de las posibles soluciones al problema deben ser evaluadas por prioridad y mayor número de cumplimiento de criterios según la ponderación, y así seleccionar el tipo de actuador más conveniente, con características como las siguientes:

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• Costo • Peso y volumen • Controlabilidad • Potencia • Precisión de movimiento • Velocidad de movimiento, transporte y producción • Mantenimiento • Seguridad

4.4 Selección de la Solución

Siendo consecuentes con el apartado de Ponderación de Criterios de selección de la solución y con respecto a las opciones o alternativas para la solución de la problemática propuesta, se ha de tomar en cuenta información anexa a continuación para ser mas precisa la selección de la solución.

4.4.1 Anexos informativos

4.4.1.1 Comparación entre los diferentes tipos de actuadores

Como resumen de los actuadores utilizados en dispositivos y robótica se presenta la siguiente tabla:

Características de los distintos tipos de actuadores para dispositivos robots

Neumáticos Hidráulicos Eléctricos

Energía Aire a presión (5-10 bar.)

Aceite mineral (50-100 bar.) Corriente eléctrica

Opciones Cilindros Motor de paletas Motor de pistón

Cilindros Motor de paletas Motor de pistones axiales

Corriente continuaCorriente alterna Motor paso a pasoServomotor

Ventajas

Baratos Rápidos Sencillos Robustos

Rápidos Alta relación potencia-peso Autolubricantes Alta capacidad de carga Estabilidad frente a cargas estáticas

Precisos Fiables Fácil control Sencilla instalaciónSilenciosos

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Desventajas

Dificultad de control continuo Instalación especial (compresor, filtros)Ruidoso

Difícil mantenimiento Instalación especial (filtros, eliminación aire) Frecuentes fugas Caros

Potencia limitada

Tabla 2. Características de los actuadores. Fuente: www.isa.umh.es/roboticaindustrial

4.4.1.2 Configuración cartesiana. La configuración tiene tres articulaciones prismáticas (3D o estructura PPP). Esta configuración es bastante usual en estructuras industriales, tales como pórticos, empleadas para el transporte de cargas voluminosas. La especificación de posición de un punto se efectúa mediante las coordenadas cartesianas . Los valores que deben tomar las variables articulares corresponden directamente a las coordenadas que toma el extremo del brazo. Esta configuración no resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacios relativamente cerrados y su volumen de trabajo es pequeño cuando se compara con el que puede obtenerse con otras configuraciones. Este es un robot cartesiano o planar y cuenta con tres grados de libertad.

42

Su área de trabajo es de

4.4.2 La Alternativa Seleccionada De acuerdo a una investigación previa se ha destacado la información anterior como principales hechos para selección. Así entonces, la alternativa seleccionada es la numero 3, Dispositivo de tipo Robot cartesiano con accionamiento eléctrico, puesto que dentro de los requerimientos generales del proceso, encontramos que el soportar una carga y la manipulación de ella con velocidad, seguridad y sobre todo un sencillo control, son características fundamentales para el diseño. La energía eléctrica provee facilidades en sus actuadores, lo cual hace una opción muy viable en el sistema de actuación, esto acompañado por un buen diseño estructural serian la combinación perfecta para el satisfactorio diseño del proyecto. Los motores eléctricos son los más utilizados, por su fácil y preciso control, así como por otras propiedades ventajosas que establece su funcionamiento, como consecuencia del empleo de la energía eléctrica. Los Actuadores eléctricos son precisos, fiables, de fácil control, una sencilla instalación y silenciosos. Aunque pareciera que su costo no es tan económico como los actuadores neumáticos, se ha demostrado que el mantenimiento de un sistema eléctrico es mucho más económico que el de un sistema neumático o hidráulico. Mas aun así su potencia limitada, no es un problema critico que afecte la selección de esta solución. En cuanto a diseño estructural, el diseño cartesiano, es la mejor opción, puesto que ofrece 3 grados de libertad, para el cual la solución requerirá tan solo dos, y su diseño, ofrece seguridad, estabilidad y precisión.

43

Así la combinación entre un sistema de actuación eléctrica y el diseño estructural de tipo cartesiano, es la mejor combinación para seleccionar la solución a la problemática planteada.

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5. INGENIERIA DE DISEÑO DISEÑO FINAL DESCRIPCION Y ANALISIS DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCION SELECCIONADA

5. Diseño Final El proceso para diseño del sistema apropiado para la solución de la problemática planteada, se genera como un proceso concurrente como se muestra en el diagrama 8. El proceso de Ingeniería de Diseño comienza por el reconocimiento de una necesidad en la industria. Esta se presenta como la necesidad de los microempresarios, que al querer tener una buena competitividad en el mercado, necesitan optimizar sus procesos y volverlos mas seguros, productivos y rentables. Posteriormente se procede a la formulación de especificaciones que determinan el rumbo que toma el proyecto. A partir de estas especificaciones se comienza a realizar una síntesis creativa de posibles soluciones, elaborando varias alternativas de solución. También al elaborar, una fuerte y exigente ponderación de criterios de selección y al realizar una investigación de ventajas y desventajas de las propiedades de las alternativas, se escoge la más viable solución al proyecto y se determina su elaboración. Es así, como el diseño final basado ya en la alternativa seleccionada, se ha de describir a continuación: La alternativa seleccionada como solución, se percibe como una estructura física de tipo cartesiana con dos grados de libertad sobre el volumen de trabajo necesario para el proceso a automatizar; el diseño, ofrece seguridad, estabilidad y precisión. El sistema de accionamiento, y efectores, serán de tipo eléctrico, puesto que dentro de los requerimientos generales del proceso, encontramos que el soportar una carga y la manipulación de ella con velocidad, seguridad y sobre todo un sencillo control, son características fundamentales para este diseño. Siendo esta la opción escogida, el diseño final de todo el sistema se verá dividido en tres partes fundamentales, o sub sistemas:

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Reconocer una necesidad en la industria

Automatizar Procesos

Etapas y Módulos del Proceso

Alternativas

Análisis DOFA

Evaluación

Bien No

S

Diseño

Simulación

Análisis de Resultados

Bien No

S

Presentación Final

Diagrama 8. Proceso Concurrente en ingeniería Fuente: Los Autores.

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El diseño Físico Mecánico estructural, el diseño electrónico seleccionado para su sistema de actuación, y el diseño de control para su óptimo funcionamiento. 5.1 Diseño del sistema Mecánico El diseño mecánico y estructural estará basado en tres tipos de estructura física, las cuales componen el sistema escogido y diseñado. La primera estructura, es la estructura denominada de base y de desplazamiento, puesto que es por la cual el sistema en general cubrirá el proceso a automatizar. La segunda estructura, es la denominada de soporte, la cual permitirá movimiento de desplazamiento vertical y será el soporte fijo para el efector de la carga. La tercera estructura, se denomina efector final, y es la estructura que se acciona directamente sobre la carga para transportarla por el proceso. El diseño mecánico, sus estructuras y componentes, se han modelado gráficamente, utilizando el software Solid Edge V14, y basados en datos de fabricantes y procesos ya existentes, se identifica como la forma mas clara del mecanismo físico deseado. El desarrollo del modelamiento grafico del mecanismo se realiza en tres pasos:

• Diseño de cada elemento por separado utilizando Solid Edge Pieza. • Ensamble de los Elementos en Solid Edge Conjunto. • Generación de Planos en Solid Edge Plano. (Anexo).

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Diagrama 9. Estructura de Apoyo.

Fuente: Los Autores. 5.1.1 Estructura de base y desplazamiento La estructura de base y desplazamiento esta formada por seis columnas de apoyo tipo H, apoyadas sobre unas placas de hierro que se fijan a zapatas de apoyo en el momento de la construcción (Diagrama 9). En su parte superior, también con placas de hierro soldadas a la columna, se apoyan 3 vigas tipo I, 1 por cada dos columnas, y con placas también para hacer fijación con pernos sobre las otras placas de las columnas (Diagrama 10). Así formando tres pórticos cada uno a una distancia de 4 metros entre si, en donde se fijara el riel de desplazamiento. La ubicación de los tres pórticos, se efectúa sobre los tanques del proceso de pre – tratamiento químico, para que el resto de la estructura y del sistema ejecute sus funciones sobre los tanques (Diagrama 11). El riel o viga de desplazamiento se iza sobre el suelo 4 metros y va ubicado en la mitad de cada pórtico y sobre los tanques también en la mitad (Diagrama 12).

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Diagrama 10. Conexión Pórtico. Vigas y Columnas de Apoyo.

Fuente: Los Autores.

Su función es la de permitir el desplazamiento de la segunda parte de la estructura sobre patines. El riel o viga de apoyo es una viga tipo I, que con forma de un ovalo sobre el área del proceso, permitirá no solo la instalación de uno, si no de varios mecanismos de desplazamiento, en caso de que se quisiera adecuar para un proceso mucho mas ágil o productivo. Para este caso solo se tratara un mecanismo. Diagrama 11. Vista Superior Pórticos de Apoyo, Riel de Desplazamiento y Tanques del Proceso. Ubicación en Área.

Fuente: Los Autores.

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Diagrama 12. Pórtico de Apoyo, Ubicación de Riel y tanques.

Fuente: Los Autores.

El hecho de que el riel de desplazamiento este ubicado de esta forma, es permite movilizar canastas de 2. 50 metros de largo por 1 metro de ancho. Así se vera balanceada y ubicada en la mitad de los tanques. El riel de desplazamiento y la estructura en general que soportara una máximo de 500 Kgs, solo la soportara durante el recorrido sobre los tanques del proceso de pre – tratamiento químico, y así suponiendo que hay mas mecanismos efectores, estos automáticamente terminaran soltando la canasta al final del proceso y por el riel de desplazamiento volverán al inicio de la estructura en donde comienza de nuevo el proceso. 5.1.1.1 Información de Vigas y Columnas Usualmente las columnas son las vigas tipo H, utilizadas para generar soporte a una estructura física. Su forma y tamaño serán requeridos de acuerdo a la estructura. Las vigas serán de tipo I o tipo H, puesto que depende de su función su uso será limitado por la forma y el tamaño de sus alas. Se utilizan principalmente en la industria de la construcción para la fabricación de estructuras metálicas como puentes, edificios, torres de transmisión. Se emplea también en la carpintería metálica, en la industria automotriz, ornamentación, puente grúas entre otros.

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Vigas en I: Para el Riel de Desplazamiento. Son productos fabricados a partir de palanquillas laminadas en caliente. Vigas en I significa que la altura es mayor que el ancho de las alas. Se conocen también como vigas doble T. Tabla 3. Tabla 3. Vigas Tipo I.

Fuente: www.ferrasa.com

Vigas en H: Son elementos de acero de sección H, se suministran en calidades ASTM-A-36 y ASTM-A-572 Gr 50, en longitudes de 6 y 12 mts. Tabla 4.

50

Tabla 4. Vigas Tipo H.

Fuente: www.ferrasa.com 5.1.2. Estructura de Soporte. La estructura de soporte, se conforma de 3 piezas fundamentales y la interconexión en si de ellas mismas, permite la funcionabilidad del diseño (Diagrama 13).

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Diagrama 13. Estructura de Soporte Completa.

Fuente: Los Autores.

El primer componente de la estructura soporte, es el patín de desplazamiento. Este patín es un diseño tomado ya de patines de desplazamiento para rieles o columnas de la Marca Ingersoll Rand; las medidas de este diseño, fueron copiadas exactamente para el modelo grafico aquí mostrado. El patín como se muestra en el diagrama 13, será el medio de conexión entre la estructura de soporte y el riel de desplazamiento de la estructura de base. Este patín, (Diagrama 14), es solo uno, aunque en la grafica mostrada se muestran como dos. La explicación es que la estructura soporte consta de dos patines de desplazamiento, uno sencillo como el aquí mostrado, y otro patín con un motor de arrastre acoplado a el; el cual le dará movilidad a la estructura soporte. El segundo componente, es el soporte como tal, (Diagrama 15), es una estructura en tubo cuadrado de acero con soportes y apoyos. Este soporte

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cumplirá la función de llevar acoplado a el la grúa eléctrica de desplazamiento vertical de la carga, y la caja de conexiones y control de el dispositivo, tanto el que le permite el desplazamiento vertical como el horizontal. Además de eso, en su parte superior, se acopla por medio de dos guías que también sirven de soporte, a los patines de desplazamiento, sobre los tanques del pre – tratamiento químico.

Diagrama 14. Patín de Desplazamiento.

Fuente: Los Autores.

Diagrama 15. Estructura Soporte.

Fuente Los Autores. Esta estructura le permite a todo el mecanismo mantener una estabilidad en el movimiento de la carga a transportar; así este soporte, permite un preciso

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movimiento sobre los tanques para permite el descargue de distintos elementos, y su movimiento no será brusco, y evitará en alto grado la oscilación de la carga. Y por último el tercer elemento de la estructura de soporte, se denomina estructura de tijera. Esta estructura está conformada por eslabones de tubo cuadrado y soportes de unión. Su función es la de permitir el desplazamiento vertical de la carga, ayudado por la grúa eléctrica y permitiendo que durante este desplazamiento, la carga no se vea influenciada por movimientos pendulares debido al desplazamiento horizontal del dispositivo. Esto le permite movimientos con exactitud sobre la actividad de inmersión en los tanques de pre – tratamiento químico (Diagrama 16).

Diagrama 16. Estructura Tipo Tijera.

Fuente: Los Autores. 5.1.3 Estructura de Efector Final. El efector final, es una estructura sencilla diseñada en forma de gancho. En realidad son cuatro ganchos, que van por parejas en una semi estructura, unidos por un tubo redondo. Estas dos semi estructuras, estas se unen por un eslabón de articulación que al ser accionado genera en ambos pares de ganchos, un movimiento de cierre o de abertura (Diagrama 17). Es así como el mecanismo funciona. Un actuador eléctrico, posiblemente un motor, genera un torque sobre el eslabón del medio del eslabón de articulación, este al ser colocado en posición perpendicular a los eslabones de afuera, genera un movimiento de abertura y los ganchos apresaran la canasta de carga, y al colocar el eslabón del medio en posición paralela a los eslabones de afuera, el gancho se contrae y libera la canasta de carga (Diagrama 18).

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Diagrama 18. Efector final. D

Así entonces la estructura del si

Diagrama 20. Estructura Mecánica Completa.

iagrama 19. Eslabón Articulado.

Fuente: Los Autores.

stema mecánico, queda completa y optima para su simulación y posterior análisis de funcionamiento. En el diagrama 20, se tiene una vista de todo el moteje estructural en el área de trabajo. (Diagrama 20).

Fuente: Los Autores.

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5.2 Diseño del sistema Ele

l sistema electrónico y sistema eléctrico del mecanismo como tal, serán

na grúa eléctrica de referencia DEMAG, con alimentación a 440 voltios,

a carga máxima de 500 Kg se debe a que las piezas más grandes llegan a

tro motor similar al de la grúa de izaje de la carga, será utilizado en el

l sistema eléctrico, esta compuesto de un PLC Allen Bradley de control

.2.1 Grúa o Polipasto Eléctrico

omo se ha destacado, el sistema de accionamiento será de tipo eléctrico, y

l polipasto escogido después de una previa investigación, ha sido de la

.2.1.1 POLIPASTO DE CADENA DEMAG DC

La introducción en el mercado del polipasto eléctrico de cadena DC arranca con los tamaños DC 1, DC 2, DC 5, DC 10 y DC 20 con capacidades de carga entre 80 - 2000 kg.

ctrónico Efundamentales para garantizar el buen funcionamiento del sistema; es así como el diseño del sistema electrónico se describe a continuación. Userá el principal sistema de accionamiento en el mecanismo. El funcionamiento de esta grúa es el de mantener el desplazamiento vertical de la carga sobre el soporte estructural mecánico. La grúa DEMAG debe izar la carga de 500 kilos como máximo, a 2.50 metros sobre el suelo. Lpesar 100 kilos aproximadamente, y se ha concertado con la alta dirección de la empresa proyectar el mecanismo para esta carga. Odesplazamiento horizontal de todo el mecanismo. Este motor también de la marca DEMAG, será utilizado puesto que viene acompañado con la grúa de izaje, y el patín o carro de arrastre. Eautomático al mecanismo, contactores, y un mando manual. Pero mucho más interno se ha de realizar el diseño de los circuitos de la etapa de potencia, la adaptación al plc, y a los sensores inductivos, que entrarán también como variables del circuito. 5 Cse ha basado en dos motores eléctricos como actuadores, los cuales activarán una grúa de desplazamiento de la carga en forma vertical, y también procesaran el desplazamiento en un patín o carro de arrastre, para el desplazamiento horizontal. Emarca DEMAG. Esto por comodidad, costo y representación en Colombia, y se ha constatado por los autores su uso y requerimientos en grandes empresas a nivel multinacional. 5

56

La base del nuevo diseño son las expectativas actuales y futuras de los usuarios con respecto a un polipasto de cadena versátil y económico. Demag ha determinado estos requisitos en colaboración con importantes clientes nacionales e internacionales.

Diagrama 21. Polipasto DEMAG DC 10.

Fuente: www.demagcranes.es

El nuevo estándar incluye, por ejemplo, una mayor vida útil del polipasto y, en consecuencia, una mayor rentabilidad. Gracias a esta optimización, el

para 1.900 horas de servicio a plena carga (2m+), superando en 300 horas la duración que habitualmente se ofrece en

l mismo tiempo, hasta 10 años sin mantenimiento para el reductor, el freno y el embrague; esta ventaja es una

mo la altura de la botonera. Esto simplifica la puesta en servicio y el ajuste de la botonera DSC

polipasto de cadena esta previsto

el mercado. De forma opcional, el DC puede preverse en la clase FEM 4m, con 6.400 horas de servicio a plena carga.

Una de las características clave es su principio de freno y embrague de fricción controlado mediante el régimen de revoluciones. Esta innovación técnica garantiza la más alta seguridad y, a

aportación esencial a su larga vida útil. Además, el principio de freno y embrague impide la caída y el deslizamiento de la carga.

La utilidad para el cliente aumenta también gracias a la nueva botonera DSC, diseñada especialmente para una mayor ergonomía. Su característica más importante es que el cliente puede configurar por sí mis

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a los más diversos recorridos de gancho y /o a los puesto de trabajo. Además, la botonera se puede desconectar rápidamente para proceder a su sustitución, gracias a sus conectores en el cable de mando. La botonera DSC del nuevo polipasto de cadena, ofrece unas características de seguridad mayores, ya que incorpora un control por contactores a 24 voltios, evitando un control directo a 400 voltios.

Tabla 5. Características Polipasto DEMAG

Fuente: www.demagcranes.es

El polipasto de cadena como componente de sistemas

anulift DCM se integran a la perfección en el sistema modular Demag KBK.

on el carro de traslación U 11, la nueva técnica Demag para polipastos de

Diagrama 22. Patín o carro de traslación U11.

.demagcranes.es

El polipasto de cadena DC y el M

Ccadena, ofrece mayores beneficios:

Fuente: www

• Regulación sencilla y sin escalonamientos del ancho de ala

200 mm y 58 mm hasta 310 mm). (2 rangos: 58 mm hasta

• Ruedas universales para todos los perfiles de acero convencionales

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Rodillos guía laterales de acero • • Para curvas con radios a partir de 1.000 mm

De este modo, permiten realizar soluciones de manipulación aéreas muy sofisticadas.

e acuerdo a la tabla 5. Anteriormente mostrada. El polipasto que se quiere se adapta al modelo DEMAG DC 10, puesto que su carga será de

o el sistema será descrito así:

como tal, es de 440 oltios AC en alimentación de tipo trifásica. Esta fuente de alimentación es

línea pasa por un transformador e voltaje. A la entrada 440 voltios AC, a su salida se toma 110 voltios AC

23. Flujograma uncionamiento Circuito

uente: Los Autores.

s salidas ctivadas se conllevan a unos

Dre500 Kg. y la manipulada por el proyecto es de 450 Kg. 5.2.2 Circuito Eléctrico El circuito eléctrico de tod La alimentación de la fábrica a la grúa y al mecanismo vescogida, puesto que la planta utiliza esta alimentación también para las cabinas de pintura y los hornos de secado. Al tomar la alimentación de este voltaje, ladque entraran a alimentar al PLC de control. El PLC de control un Allen Bradlley Micrologix 1000, trabaja a 110 voltios AC y por medio de relevos activa las salidas. De manera paralela, el mando y control del mecanismo dispone de 1 selector para dos posiciones. Mando manual y mando

automático. Diagrama FEléctrico. F Luego de esto, laacontactores excitados a 110 voltios AC, permitirán el paso de 440 voltios AC hacia los motores para así accionar el mecanismo.

59

Diagrama 24. Circuito eléctrico Completo.

Fuente: Los Autores.

denominado como de contacto directo. Su ncionamiento esta descrito como la acción directa sobre un pulsador que

a EMAG DC 10, escogido como opción viable para el mecanismo. El mando

5.2.2.1 Mando Manual El mando manual esfuderiva la corriente a los contactores y así su paso de voltaje hacia los motores. El inversor de giro se produce con doble contactor para su funcionamiento. Este tipo de accionamiento manual, ya viene con el polipasto de cadenDconsta de una botonera con hasta 8 botones de mando.

60

Diagrama 25. Circuito eléctrico Mando Manual.

Fuente: Los Autores.

.2.2.2 Mando Automático

crito por un selector manual, para su osicionamiento manual o automático. El PLC Allen Bradley MicroLogix 1000

os, para el posicionamiento del ecanismo en la estructura, serán trabajados a 110 voltios AC.

5 El mando automático esta despserá el principal componente de este mando. El PLC consta de 16 entradas digitales, en las cuales se verán reflejadas las señales de los sensores inductivos de posicionamiento sobre la estructura. También tendrá entradas análogas provenientes de algunos pulsadores o elementos de accionamiento directo, como finales de carrera u otros. Las salidas hacia los actuadores, los motores eléctricos a 440 voltios AC, pasaran por los contactores excitados por las salidas del PLC a 110 voltios AC. Los sensores en su mayoría inductivm

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Diagrama 26. Circuito eléctrico Mando Automático.

Fuente: Los Autores. .2.3 Sensores Inductivos

on capaces de detectar a distancia objetos etálicos que atraviesan su campo magnético. La operación de conmutación

sensores por sus condiciones, ventajas y funcionamiento, serán tilizados en el proceso de control automático. Su funcionamiento estará

ce una señal náloga, entendida como una variación de voltaje. Esta señal es trasmitida

5 Los sensores inductivos smse produce eléctricamente. Los sensores se distinguen por su gran duración. Son insensibles frente a vibraciones y poseen una gran velocidad de respuesta. Este tipo deuindicado por el movimiento de la estructura colgante, la cual llevara una platina cerca en un recorrido preciso para activar los sensores. Cuando los sensores se activan, la excitación de ellos produahacia el PLC, y allí convertida en entrada de tipo digital, de acuerdo a las condiciones del control y de su programación han de activar una de las salidas.

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Diagrama 27. Ubicación de los sensores en la estructura.

Fuente: Los Autores.

s serán 2 por cada tanque en el proceso de pre – atamiento químico. Uno de ellos estará ubicado junto al riel o viga de

en el tanque.

Los sensores inductivotrdesplazamiento, justo encima de cada uno de los tanques, para así, conllevar señales de posicionamiento en la estructura base (Diagrama 27. El segundo de ellos estar ubicado a nivel del limite superior de cada tanque, para determinar si el mecanismo con la carga esta en posición dentro o no del tanque del proceso (Diagrama 28. Diagrama 28. Ubicación sensores

63

Fuente: Los Autores. Para el mecanismo se sugiere usar censores FESTO, inductivos, por su gran respaldo y cubrimiento a nivel nacional. Tal vez los sensores indicados serian de este tipo.

5.2.4 J-Box Mando de Control Automático Este mando de control automático denominado J-box, es la caja de mando manual, que el mando automático ha de poseer para ejercitar algunas labores de tipo mecánico o manual por parte del operario del proceso.

Diagrama 29. J – Box Control de Mando Automático. Fuente: Los Autores.

64

65

u función especifica es la de permitir una interfaz entre el control automático adores, que aportaran

ntradas análogas al plc y al sistema en Genaro para comenzar su proceso.

ircuito rimario, deshabilitara la botonera de mando manual, o deshabilitara el plc y

ionado con el

mando automático los dos pulsadores siguientes spulsador de inicio, permite que el PLC, reciba la inproceso. El tercer botón hará lo contrario, el STOP, detiene el proceso en la posición que este inmediatamente, y así el pulsador inicio, al ser pulsado de nuevo, el proceso sigue en donde se había quedado. Por ultimo esta el pulsador en forma de hongo, de PAel cual en su condición eléctrica, cortara el fluido eléctrde mando. Esto para detener el mecanismo en caso d

o del sistema de control

ue hará un recorrido a largo de un ovalo, en el cual solo en la mitad del recorrido soportara y

fin de controlar el paso de corriente a los ctuadores, además de que se puede utilizar este sistema de energización

e dado el caso que exista la necesidad e hacer un paro de emergencia, tan solo habra necesidad de des energizar

idad que se esté alizando, además de ello el sistema cuenta con un botón selector entre el

Sy el operario del proceso. Es solo un control con pulse El primer pulsador a la izquierda, es el selector, entre el mando manual y el mando automático, la señal análoga correspondiente entregada al cpel control automático. El segundo pulsador, estará condicmando automático. Siempre que el selector de mando este señalando el

erán habilitados. Este strucción de iniciar el

RO DE EMERGENCIA, ico hacia cualquier tipo e cualquier incidente o

necesidad en el área de trabajo. 5.3 Diseñ 5.3.1 Descripción rutina funcionamiento dispositivo La finalidad de esta descripción es poner al tanto al lector, de cuál es la rutina básica de funcionamiento del mecanismo de una forma sencilla y de fácil compresión, aparte de ello es para ir identificando en una primera medida cuales con aquellas variables o elementos a tener en cuenta para controlar este proceso mediante algún sistema de control. Como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo se moverá a través de unos rieles los cuales se han dispuesto de tal forma qlotrasportara la carga, la rutina será descrita a continuación: El sistema se energizara desde un pulsador, ubicado en la J-Box de control de mando manual, esto con el acomo un elemento de control, ya qudel sistema, suspendiendo directamente cualquier activremando manual y el automático, esto con el fin de que si el operario tiene

necesidad de mover de forma manual la grúa tenga acceso a los mandos de la botonera de la grúa deshabilitando la actividad automática del dispositivo. Después de energizado el sistema, se determina que la posición inicial del

en el presente ocumento.

umerja la misma en el tanque, la duración de la inmersión de material en el

lo largo del riel hasta que este se encuentre ubicado sobre el egundo tanque. Al verificar esta posición, el mecanismo procederá a hacer

mecanismo está dada por estar en la posición recogida del mecanismo de tijera, y con el mecanismo sujetador de la canasta cerrado (para la comprensión de estas posiciones se recomienda observar el diseño mecánico el cual ha sido propuesto con anterioridadd El mecanismo se ubica en la primera estación es la posición inicial del mismo, la cual es destinada a la carga de material a la canasta; después de verificar que se encuentre en esta posición y se haya dado la orden de iniciar el proceso, los sujetadores de la canasta se abrirán y el mecanismo bajará hasta la altura de la canasta, cerrará los brazos, y subirá el mecanismo de tijera hasta la posición inicial con la canasta. Al verificar que el mecanismo se encuentra en la posición inicial, este se desplazara a lo largo del riel hasta ubicarse en la parte superior del primer tanque; al encontrarse sobre el primer tanque el mecanismo de tijera bajará con la canasta hasta que sestanque tanto es el primero como en los 4 restantes, se determina por el tipo de material que se limpiara y según los criterios que serán explicados posteriormente. Al cumplirse el tiempo de inmersión de material, el mecanismo de tijera subirá la canasta hasta la posición inicial del mecanismo; después de ser comprobada dicha posición, el mecanismo se desplazará asel mismo tipo de acción que en el tanque anterior, sumergirá la canasta por un tiempo determinado, y después de haberse cumplido este, retornara a la poción inicial, para dirigirse al siguiente tanque, el anterior procedimiento se realizara en los tanques restantes (tanque 3 y 4). Al llegar a la última estación o de descargue, el dispositivo de tijera bajará, los brazos se abrirán liberando la canasta. Después de haber realizado esto, el mecanismo de tijera subirá, cerrara los brazos y se trasladará por el riel hasta ubicarse en la primera estación o de carga esperando la orden de inicio para empezar el ciclo de nuevo. 5.3.2 Pseudocódigo El fin de este pseudocódigo es determinar las principales acciones que ha de hacer el mecanismo para la rutina o ciclo que cumplirá con la limpieza de las piezas. Debido a que mediante de un pseudocódigo se puede escribir detalladamente todo el tipo de acciones que se pueden hacer para realizar

66

esta rutina, se opto por no hacer una descripción muy detallada de cada una de las tareas a realizar, tan solo se describirá la secuencia de acciones más importantes que se realizaran. Después de determinar el funcionamiento del mecanismo y la descripción de la rutina, el pseudocódigo generado es el siguiente:

• Energizar el sistema o de tijera

sujetador

jera • Tiempo de espera

• Bajar el mecanismo de tijera • Tiempo de espera

ijera

e tijera

mo de tijera nque

de tijera

carga

a

a estación

• Recoger mecanism• Cerrar sujetadores • Ubicar mecanismo en la primera estación • Iniciar ciclo • Abrir • Cerrar sujetador • Bajar el mecanismo de tijera • Subir mecanismo a posición inicial • Mover a primer tanque • Bajar el mecanismo de ti

• Subir mecanismo de tijera • Mover a segundo tanque

• Subir mecanismo de t• Mover a tercer tanque • Bajar el mecanismo d• Tiempo de espera • Subir mecanis• Mover a cuarto ta• Bajar el mecanismo• Tiempo de espera • Subir mecanismo de tijera • Mover a estación de des• Bajar el mecanismo de tijera • Abrir el brazo • Subir el mecanismo de tijer• Cerrar el brazo • Mover mecanismo a la primer• Reiniciar ciclo.

67

5.3.3 Variables a considerar Estas son las principales variables a considerar que afectan la rutina pre o 3 tipos de variables, el primer tipo de variables a considerar fueron las entradas, las cuales son consideradas como aqu l r al sistema ejecuta o implica un acción, des de salidas, las cuales son el resultado de respuesta a las entradas, y por último las variables restantes fueron consideradas en el grupo “otras”, estas variables por lo general son de tiempo, y fueron consideradas en este grupo, ya e de una entrada o una salida, si no como aqu l son manejadas al interior del sistema, ya sea para tiem o a de seguridad, las variables son

ntradas:

n del sistema)

jo mecanismo de tijera • Posición abierto mecanismo de brazo

ión Cerrado mecanismo de brazo

Sa

mo de tijera arriba jo

riel re riel

viamente descrita, se ha definid

el as variable que al ingresapués se consideraron las variables

enun proceso interno del sistema

qu no poseen las característicasel as variables quep de ejecución de tareas o como medid las siguientes:

E

• Máster Start (energizació• Posición inicial • Inicio • Parada de emergencia • Manual/Automático • Ubicación en la primera estación (carga) • Ubicación en el tanque 1 • Ubicación en el tanque 2 • Ubicación en el tanque 3 • Ubicación en el tanque 4 • Ubicación en la última estación (descarga) • Posición Arriba del mecanismo de tijera • Posición Aba

• Posic

lidas:

• Mecanis• Mecanismo de tijera aba• Sujetador abierto • Sujetador Cerrado • Avance mecanismo sobre• Retroceso mecanismo sob• Energización sistema

68

Otras

• Tiempo inmersión 4 tanque

.3.4 Diagrama de flujo La función de este diagrama de flujo es de identificar el proceso lógico de la rutina, identificar condiciones lógicas de la rutina, posibles problemas a nivel lógi ia de acciones y las condiciones previas para el cumplimiento las mismas etc (Diagrama 30). El d rutina es el siguiente: (Diagrama 30).

a 30. Flujograma Sistema de Control.

• Tiempo de inmersión 1 tanque • Tiempo de inmersión 2 tanque • Tiempo inmersión 3 tanque

5

co, verificar la secuenc

iagrama de flujo generado para esta

Diagram

69

Fuente: Los Autores. 5.3.5 Programa en Diagrama de contactos KOP El diagrama de contactos (KOP) es un diagrama universal para los PLC, de tal forma que al programar de forma correcta una rutina bajo este lenguaje, y este no contiene ningun tipo de error, puede ser implementado en cualquier tipo de PLC, solo con la necesidad de cambiar la sintaxis del mismo según el softaware destinado a la programacion del PLC seleccionado. El programa KOP para esta rutina es el siguiente: 5.3.5 PROGRAMA EN DIAGRAMA DE CONTACTOS KOP

70

71

72

73

74

6. SIMULACION DE DISEÑO 6.1.1 Modelamiento Matemático Diagrama 31. Diagrama de Cuerpo Libre de la Viga de Apoyo.

Fuente: Los Autores Teniendo en cuenta que el principal componente para la simulación son las vigas, la simulación de su parte estructural estará basado en los diferentes tipos de estructuras con vigas. Una viga es un miembro estructural diseñado para soportar cargas aplicadas en varios de sus puntos. En este caso las cargas son aplicadas perpendicularmente al eje de la viga causándole efectos cortantes y de flexión, y al ser aplicadas en un ángulo recto no producen fuerzas axiales. Así entonces, la simulación se comienza determinando un modelo matemático, el cual parte de un diagrama de cuerpo libre del objeto a ser analizado. El Diagrama 31, muestra el diagrama de cuerpo libre de la viga de apoyo, el diagrama de fuerzas aplicadas, el de momentos de inercia, y el de esfuerzos cortantes. La estructura de vigas presentada en el diseño mecánico, es de dos tipos, el primero es la viga de apoyo o una viga simplemente apoyada con voladizo, y la segunda es el riel de desplazamiento, el cual, entre los diferentes puntos

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de apoyo de la estructura, se convierte en un pórtico o viga simplemente apoyada con dos puntos de apoyo. En ambos casos las vigas son estructuras estáticamente determinadas. Diagrama 32. Tipo de estructuras a analizar como vigas.

Fuente: Los Autores. Primero se halla el valor de las fuerzas actuantes sobre las vigas, así se tiene que el componente de fuerza dada en newtons, se halla así:

Fuerza (N) = masa (Kg.) x aceleración (m/s2)

Para este caso a continuación se presenta una tabla de valores de los pesos correspondientes a cada elemento que presente carga en la estructura. Tabla. Elementos, pesos y cargas en la estructura mecánica.

Elemento Peso Fuerza Carga Neta a levantar 500 Kg. max. 4900 N Grúa eléctrica 27 Kg. 264.6 N Estructura Soporte 65 Kg. 637 N Riel de desp. X metro 26,20 Kg. 256,76 N Riel de desplaza anaisis

209.6 Kg 2054,08 N

Viga de Apoyo x Metro 42.3 Kg. 414.54 N Viga de apoyo completa 228.42 Kg. 2238.516 N Columna x metro 42.3 Kg. 414.54 N Columna Completa 169.2 Kg. 1658.16 N Fuente: Los Autores.

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Para el caso propuesto la estructura total se analiza de la siguiente manera: Primero se hace el análisis de la estructura total y de la carga total soportada sobre los tres pórticos, esta carga total incluye: la carga neta a levantar (500 Kg.), la estructura soporte (65 Kg.), la grúa eléctrica (27kg) y el riel o viga de desplazamiento (209,6 Kg.). Existen dos instantes de carga, los cuales se diferencian por que no tienen la misma carga. La sección A, soporta la carga máxima anteriormente nombrada, pero con solo la mitad del peso del riel de desplazamiento, puesto que cada pórtico de apoyo, es analizado como una estructura estáticamente determinada, y allí solo se efectúa la carga de la mitad de este riel. El segundo instante de carga es en la sección B, esta sección soportara también la mitad del peso del riel, la estructura soporte y la grúa eléctrica, ya que la carga neta a levantar, en esta área no será trasportada y la estructura se analiza como una viga simplemente apoyada con voladizo.

Diagrama 32.1 División de Análisis Estructural.

Fuente: Los Autores.

Antes de hacer este análisis matemático sobre la sección a y la sección b, se ha de analizar la estructura del riel. Esta es una viga que ha de soportar toda la carga y por lo tanto se debe incluir en el análisis de las vigas de apoyo. El riel al estar apoyado en tres puntos; se convierte en una estructura estáticamente indeterminada y así se hace el análisis.

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6.1.1.1 Análisis del Riel de desplazamiento. Estructura estáticamente indeterminada. Viga con tres puntos de apoyo. Principio de Superposición. Este tipo de estructuras (Diagrama 32.1), al ser estáticamente indeterminadas se han de analizar por diferentes métodos de análisis matemáticos. Los cuales han de formular varias ecuaciones, que se puedan complementar para hacer un análisis de la viga de forma correcta. Dentro de estos varios tipos de modelamiento matemático, para estructuras estáticamente indeterminadas, existe uno que es llamado el principio de superposición a vigas, por el cual se analiza y explica el análisis matemático para el riel de desplazamiento. -Principio de superposición- Para determinar las reacciones en los puntos de apoyo de una viga estáticamente indeterminada (riel de desplazamiento); se escoge una de la reacciones como redundantes y se elimina o modifica el apoyo correspondiente. La reacción redundante se trata como una carga desconocida, que junto con las otras, debe producir deformaciones compatibles con los apoyos originales. Se calculan separadamente las deformaciones causadas por las cargas dadas y la reacción redundante, y se superponen los resultados. Una vez calculadas las reacciones en los apoyos, pueden determinarse la pendiente y la deflexión en cualquier punto de la viga. Diagrama 32.2 Riel de desplazamiento con tres puntos de apoyo.

Fuente: Los Autores. El modelamiento matemático entonces se realiza así:

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La viga de desplazamiento o riel, se toma y se le analiza con dos cargas. La primera es el peso mismo de la viga, el cual es una carga distribuida sobre toda la viga, llamada caso A. La segunda es una carga puntual, que es la sumatoria, de la carga neta a transportar, la carga del dispositivo soporte y la carga de la grúa eléctrica; llamada caso B. Luego la sumatoria de las reacciones en ambos casos, A + B, generan la reacción total de la carga en el pórtico 2. Y conociendo ya esta reacción se puede calcular la deflexión de la viga para el punto de interés (Diagrama 32.3). Diagrama 32.3 Sumatoria de cargas sobre la viga.

Fuente: Los Autores.

- Principio de Superposición en A – La reacción Rp2 se escoge como redundante y se considera como una carga desconocida (Diagrama 32.4). Diagrama 32.4 Sumatoria de cargas sobre la viga en punto A.

Fuente: Los Autores.

Carga Distribuida. Para A.

( ) ( )xLLxxEI

wY wAP334

2 224

+−−=

79

En el punto P2, X = ½ L

( )EI

wLY wAP

4

201302.0

−=

Carga Redundante

( ) ( )xLxEI

PY RPAP23

22 3448

−−=

( )EI

LRPY RPAP

3

22202083.0−=

De las anteriores ecuaciones, se hallan ahora las reacciones en los apoyos:

( ) ( ) ( ) 2222 RPAPWAPAP YYY +=

Y la reacción del caso A para el pórtico 2 es:

wLRP A 625.02 =

Como la reacción en el pórtico 2, ahora es conocida, se utiliza el método de la estática para determinar las otras reacciones:

wLRP A 1875.01 = wLRP A 1875.03 =

Reacciones Totales para cada Pórtico:

NRP A 14,3851 = NRP A 8.12832 = NRP A 14,3853 =

Ahora, se hace el mismo análisis pero para la carga puntual. Caso B.

- Principio de Superposición en B – La reacción Rp2 se escoge como redundante y se considera como una carga desconocida (Diagrama 32.5).

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Diagrama 32.5 Sumatoria de cargas sobre la viga en punto B.

Fuente: Los Autores.

Carga puntual. Para B.

( )EIL

bPaY PBP 3

22

2 −=

En el punto P2, para a= 3.9 m y b =4.1 m y L= 8 m

( )EI

PY PBP6533,10

2 −=

Carga Redundante en B

( ) ( )xLxEI

PY RPBP23

22 3448

−=

( )EI

LRPY RPBP

3

22202083.0=

De las anteriores ecuaciones, se hallan ahora las reacciones en los apoyos:

( ) ( ) ( ) 2222 RPBPPBPBP YYY +=

Y la reacción del caso A para el pórtico 2 es:

PRP B 9963.02 =

Como la reacción en el pórtico 2, ahora es conocida, se utiliza el método de la estática para determinar las otras reacciones:

PRP B 01435.01 −= PRP B 01065.03 −=

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Reacciones Totales para cada Pórtico en el caso de la carga puntual:

NRP B 2529,831 −= NRP B 1340.57802 = NRP B 7870,613 −=

Ahora se ha de sumar las reacciones en cada uno de los pórticos, tanto del caso A, carga Distribuida, como del caso B, carga Puntual. Así se obtiene la reacción total de la viga de desplazamiento para cada punto de apoyo o pórtico, incluida la carga total a desplazar.

BATOTAL RPRPRP ### +=

Entonces las reacciones totales en los pórticos serán:

NRP TOTAL 8871.3011 = NRP TOTAL 9340.70632 =

NRP TOTAL 353.3233 =

Al ser una carga que estará en desplazamiento sobre el riel, la deflexión para esta viga, tendría que realizarse para cada L, a lo largo de la viga. Al ser dispendioso e innecesario ese calculo para el objetivo de comparar resultados con la simulación de software, solo se dejaran expresadas las reacciones en cada punto de apoyo. 6.1.1.2 Análisis de la viga de apoyo afectada por la mayor carga. Estructura estáticamente determinada. Viga con dos puntos de apoyo y una parte en voladizo. Teniendo en cuenta que este modelamiento matemático se hace para comparar datos con la simulación en software y corroborar las simulaciones; se ha decidido solo ejercer el modelamiento sobre la viga de apoyo del pórtico 2, puesto que se ha destacado que esta viga sufre la mayor carga sobre su estructura, y así, se ha de estimar que las otras vigas con menos cargas, tendrán un comportamiento inferior en cuanto impacto generado por las cargas. Volviendo sobre el Diagrama 32.1, la estructura total, posee tres pórticos o puntos de apoyo, los cuales, están vinculados con una viga horizontal. El

82

pórtico 2 y su viga de apoyo, son el objeto de estudio de este modelamiento matemático. La viga se compone de dos partes: la primera en la sección A, como el primer instante de carga; es una viga simplemente apoyada, con dos puntos de apoyo, una estructura estáticamente determinada, la cual, va a soportar la carga máxima de todo el proceso. Y la sección B, o segundo instante de carga, en donde el mecanismo ira sin la carga de material y su carga será reducida considerablemente, sobre una viga en voladizo, una estructura también estáticamente determinada. El análisis matemático sobre esta viga de apoyo, se realiza tomando como dato principal, que la carga máxima, el riel de desplazamiento y su reacción ya hallada anteriormente, esta aplicada en la viga en el centro de los puntos de apoyo, además que es necesario tener en cuenta el peso de la viga en la distancia equivalente a esa distancia de la viga soportada en dos puntos (Diagrama 33). Diagrama 33. Primer instante de carga, con peso del material.

Fuente: Los Autores. Para el segundo instante de carga cuando no existe el mayor peso, tan solo es la reacción generada por el peso del riel, más el peso de la viga en esa distancia, la cual es uniformemente distribuida. Se ha de calcular la fuerza aplicada para la viga de apoyo en su parte en voladizo.

83

Diagrama 34. Segundo instante de carga, sin carga de material.

Fuente: Los Autores. El peso a soportar en el segundo instante de carga, será el mismo en la mitad del pórtico como en su parte en voladizo. Solo será el peso del riel y sin carga. (Diagrama 34). Así entonces, en los puntos de apoyo se presentan momentos de flexión en la viga y también esfuerzos cortantes, como también una deformación de la viga(Diagrama 35). Diagrama 35. Viga Simplemente apoyada. Deformación en viga.

Fuente: www.wikimedia.org

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Debido a que la viga de apoyo, posee un peso propio, la viga en su modelamiento matemático debe ser realizado teniendo en cuenta la carga puntual en el centro de la viga y su peso como carga distribuida. Diagrama 35.1Cargas aplicadas a la viga del pórtico 2.

Fuente: Los Autores Para el caso de la simulación, los momentos de flexión y los esfuerzos cortantes, no son de gran importancia. En realidad el caso que interesa para contrastar con los resultados del software, es la deformación causada en la viga por la fuerza aplicada. La deformación para el primer momento de carga estará construido sobre una estructura de pórtico, con la fuerza aplicada en el centro de la viga y sus dos apoyos. La siguiente expresión, define la carga a tratar para cada punto de apoyo, teniendo en cuenta que se tiene una carga distribuida:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=2__

wlPRP columnacadaEn

Obteniendo que la carga en el primer punto de apoyo del pórtico será de:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=2

)9.3*/631.412(9340,70631__

mmNNRP deapoyoPunto

( )NRP deapoyoPunto 5975,43361__ =

85

Para el segundo punto de apoyo la carga será la misma que la anterior, mas aun así, hay que sumarle la carga de la estructura estáticamente determinada que es la viga en voladizo. Diagrama 36. Primer Momento de carga para la viga de apoyo.

Fuente: Los Autores. Así la deformación causada en la viga de apoyo, se pude obtener de la siguiente expresión:

Donde Ymax = Deformación máxima de la viga (m). P = Fuerza aplicada sobre la viga. (Newtons) L = Longitud entre puntos de apoyo de la viga. E = Modulo de Elasticidad del material de la viga. (Modulo de Young). (N / m) I = Momento de Inercia de área. (mm^4) La siguiente es una tabla que muestra el modulo de elasticidad para diferentes materiales. Tabla 6. Modulo de Elasticidad para Metales.

Metal Módulo de Young, Y·1010 N/m2

Cobre estirado en frío

12.7

Cobre, fundición 8.2

Cobre laminado 10.8

Aluminio 6.3-7.0

86

Acero al carbono 19.5-20.5

Acero aleado 20.6

Acero, fundición 17.0

Cinc laminado 8.2

Latón estirado en frío

8.9-9.7

Latón naval laminado

9.8

Bronce de aluminio 10.3

Titanio 11.6

Níquel 20.4

Plata 8.27

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975.

Los datos a emplear son:

P = 7063.9340 N Fuerza aplicada (Newtons) L = 3.9 m Longitud entre puntos de apoyo. E = 2,1e+005 MPa Modulo de Elasticidad del material de la viga. (Modulo de Young). (N / m) I = 45.8 x 10^6 mm^4(Tablas de secciones laminadas de acero; perfiles en w) (1) Mecánica Vectorial para Ingenieros. Beer- Johnston. Pg 376. Perfiles laminados de acero. Perfiles en w. Momentos de inercia.

Y la deformación máxima en esta viga es de:

Ymax = 4.462940 x 10^ -14 mm

Para el segundo momento de carga, la viga se comporta como una viga en voladizo, empotrada en un lado y libre en el otro, de esta manera su análisis se hace como una viga en voladizo.

87

Diagrama 37. Cargas aplicadas a la viga del pórtico 2, en su parte en voladizo.

Fuente: Los Autores. La siguiente expresión, define la carga a tratar para el punto de apoyo 2, la columna; teniendo en cuenta que se tiene una carga distribuida:

( ) wLPRP PColumnaEn += αcos)*(2_ Donde P es la carga puntual, Lp es la distancia del punto de apoyo a la carga puntual, alfa, es el ángulo que tiene la carga ejercida sobre la viga y w es la carga distribuida o peso de la viga, desde el punto de apoyo al extremo.

( ) NmNRP ColumnaEn 54.41490cos)002.1*8,1283(2_ += NRP ColumnaEn 54,4142_ =

Diagrama 37.1 Segundo Momento de carga para la viga de apoyo.

88

Fuente: Los Autores.

Para este caso la carga se toma como uniformemente distribuida, y es solo el peso del riel de desplazamiento. Así la relación dada para hallar esta deformación sobre la viga es:

Donde: Ymax = Deformación presentada por la viga. (m) P = Fuerza Ejercida sobre la viga. Carga puntual. (N) L = Longitud del punto de apoyo a la carga aplicada. (m) E = Modulo de Elasticidad del material de la viga. (Modulo de Young). (N / m) I = Momento de Inercia de área. (mm^4) Los datos precisos para evaluar la condición de deformación son: P = Fuerza Ejercida sobre la viga. 1283,8 (N) L = 1.002 (m). Distancia del punto fijo al punto de carga. E = 2,1e+005 MPa (Modulo de Young). (N / m) I = 45.8 x 10^6 mm^4 (mm^4) (Tablas de secciones laminadas de acero; perfiles en w) (1) Mecánica Vectorial para Ingenieros. Beer- Johnston. Pg 376. Perfiles laminados de acero. Perfiles en w. Momentos de inercia. Y la deformación de la viga en su parte en voladizo es:

Y max =0.137556 x 10^-15 mm

89

Para el cálculo de los momentos de inercia y de los esfuerzos cortantes libre las piezas, las reacciones se determinan considerando toda la viga como cuerpo libre. Para esto lo ideal es fragmentar la viga y hacer el análisis de cada parte, de acuerdo al punto de apoyo.

Se determina primero las fuerzas internas a la derecha de la carga de 1283.80 N en B. Tomando el borde de la viga a la derecha de esta sección como cuerpo libre y suponiendo que el esfuerzo V y el Momento M son positivos: ΣFy = 0; - 1283.80 N – V1 = 0 V1 = - 1283.80 N ΣM1 = 0; (1283.8 N)(1 m) + M1 = 0 M1 = 1283.80 N*m A continuación se toma como cuerpo libre la porción de viga que esta a la izquierda del punto B. ΣFy = 0; V2 - 7063.9340 N + 1283.80 = 0 V2 = - 5780.1340 N ΣM2 = 0; (5780.1340 N)(1.98 m) + M1 = 0 M2 = 11.44 KN*m Ahora se ha de graficar los puntos que se obtienen de los diagramas de esfuerzos cortantes y de momentos flexionantes, el esfuerzo cortante tiene valores entre cargas concentradas y el momento flexionante varia linealmente(Diagrama 38). Diagrama 38. Esfuerzos Cortantes y Momentos Flexionantes.

90

Fuente: Los Autores.

91

91

6.1.2 SIMULACIÓN CAD – CAE. SIMULACIÓN MECÁNICA.

6.1.2.1 Objetivo de la simulación.

EL objetivo de la simulación es comprobar mediante un modelo CAD, que la

estructura diseñada en el paso anterior soporta las cargas a las cuales va a

estar sometida.

6.1.3 Procedimiento para la realización la simulación.

El software elegido para esta simulación es el Autodesk Inventor, el cual

permite tanto el diseño de las piezas como su posterior análisis mediante FEA.

El diagrama 39, muestra como es la ventana al iniciar el programa, en este

punto podemos seleccionar el tipo de documento que se creara, una parte, un

ensamble, un plano, etc. En este caso se creara una pieza, el icono

seleccionado indica el tipo de documento a crear (Standard (mm).ipt).

Diagrama 39. Ventana principal Autodesk Inventor, Selección de documento a crear.

Fuente: Los autores.

Después de seleccionar el tipo de documento a crear, la ventana de trabajo es la correspondiente al diagrama 40. dicho diagrama corresponde a la ventana de trabajo en el entorno part, y como se puede apreciar, la ventana de trabajo es muy parecida a la mayoría de software CAD como Solid Edge u otros, las herramientas de trabajo son similares pero necesitan una seria de condiciones para ser usadas de la manera correcta.

92

Diagrama 40. Ventana entorno de trabajo Autodesk Inventor

Fuente: Los autores.

Se crearon 6 piezas fundamentales, las cuales son:

• Placa Base

• Columna

• Placa 1

• Placa 2

• Viga

• Riel

La siguiente imagen corresponde a la placa base creada en el software

Autodesk inventor (ver diagrama 41)

Diagrama 41. Placa Base

Fuente : Los autores.

Cada una de las piezas fue diseñada en este software según los criterios de

diseño anteriormente identificados, esto con el fin de asegurar que los

resultados sean lo más veraces posibles. Después de creadas las piezas se

someten al análisis de esfuerzos, el procedimiento para acceder a esta

herramientas se explica a continuación.

93

Para acceder a las herramientas de análisis de esfuerzos, desplegamos una

pestaña la cual se encuentra ubicada en la parte izquierda de la ventana de

trabajo (ver diagrama 42), al desplegarlo seleccionamos Stress Análisis, y el

software automáticamente queda preparado para iniciar el análisis de

esfuerzos sobre la pieza.

Diagrama 42. Acceso a las herramientas de análisis de esfuerzos en Autodesk Inventor

Fuente : Los Autores.

Después de seleccionada dicha opción, las herramientas de trabajo en el

costado izquierdo cambian, habilitando las herramientas para el análisis de

esfuerzos (Ver Diagrama 43)

Diagrama 43. Herramientas de trabajo para el analisis de esfuerzo para las piezas (ver costado izq del diagrama)

Fuente: Los Autores

94

Para dicha simulación es necesario determinar cómo cada pieza interactúa con

el entorno, para ello es necesario definir una serie de restricciones sobre la

pieza para que la simulación sobre esta entregue los datos que necesitamos.

Cada pieza interactúa con otra, y la superficie de contacto sobre cada de las

piezas es fundamental por lo tanto es muy importante las restricciones y sobre

todo la fuerza aplicada sobre las piezas.

A modo de ejemplo, se toma la pieza “Placa Base” y se aplicara las

restricciones necesarias para dejar listo el modelo para su simulación.

Después de creada la pieza, lo primero que tenemos que determinar es el tipo

de material al que pertenece la pieza. Dicha selección de material es la

primera ventana generada al acceder a las herramientas de análisis de

esfuerzo, en este caso se despliega la pestaña y se selecciona “Carbon Steel”

como material de la placa base. (Ver diagrama 44).

Diagrama 44. Selección del material de la pieza a analizar

Fuente: Los Autores

El siguiente paso a tomar es activar la gravedad, la herramienta encargada de

manejar las condiciones de gravedad es “Body Loads”, esta herramienta está

disponible en la parte izquierda inferior de la ventana de trabajo (ver diagrama

45). Después de activada, aparecerá una ventana, en la cual seleccionaremos

la dirección de la gravedad, la magnitud de la gravedad es la de la tierra por

default, de tal manera que solo indicamos la dirección, seleccionándola en la

pestaña y presionamos el botón OK (ver diagrama 46).

95

Diagrama 45. Icono herramienta Body Load

Fuente: Los Autores

Diagrama 46. Activacion de la gravedad sobre la pieza

Fuente: Los Autores

Ya en este punto del acondicionamiento de la pieza para la simulación, se

colocan las restricciones según como esta pieza interactúa con el entorno, la

primera es que esta pieza está en contacto directo con el suelo de tal forma

que una restricción es para dejar la pieza fija respecto al suelo.

La herramienta encargada de hacer este tipo de restricción se llama “Fixed

Constraint” y esta ubicada en el conjunto de herramientas que están en la parte

inferior izquierda de la ventana, el icono correspondiente a dicha herramienta

se visualiza en el diagrama 47.

96

Diagrama 47. Icono herramienta Fixed Constraint

Fuente: Los Autores

Al activar el anterior botón, aparece una ventana, en la cual nos pedirá cual es

la cara, arista o perfil a aplicar la restricción, en este caso, se selecciona la cara

inferior y presionamos OK. (Ver diagrama 48).

Diagrama 48. Aplicación de la restriccion de la base de la placa con el suelo

Fuente: Los Autores

La siguiente condición es colocar la fuerza que es aplicada sobre esta pieza,

como bien se sabe esta pieza está en contacto con la columna de tal forma que

la fuerza se distribuye a lo largo de la pieza siguiendo el perfil de la sección

transversal de la columna, entonces se determina el área de aplicación de la

fuerza, y además de ello la magnitud y el sentido de la misma.

97

La herramienta para aplicar la fuerza sobre una superficie se llama “Force” y al

igual a las anteriores herramientas, se encuentra en las herramientas

disponibles en la parte inferior izquierda de la ventana de trabajo. (Ver

diagrama 48).

Diagrama 49. Icono herramienta Force

Fuente: Los Autores

Al presionar el botón de la herramienta force, se desplegara un fuerza, en la

cual digitaremos la magnitud de la fuerza a aplicar, como también su dirección,

al definir las anteriores características, hacemos clic sobre la superficie a

aplicar la fuerza, después de ello hacemos click sobre el botón OK, para

finalizar esta operación. (Ver Diagrama 49)

Diagrama 50. Aplicación de la fuerza sobre la placa

Fuente: Los Autores

Despues de haber aplicado todas las restricciones, se inicia la simulación,

presionando el botón que se ve en el siguiente diagrama (ver diagrama 50),

dicho botón se encuentra ubicado en la parte inferior izquierda de la ventana de

trabajo, al igual que las herramientas anteriores. Ya en este punto, el software

98

hace los cálculos necesarios para entregar los resultados según las

restricciones que han sido aplicadas.

Diagrama 51. icono boton para iniciar el analisis de la pieza “Stress Analisys Update”

Fuente: Los Autores

La siguiente diagrama coresponde a un instante en el que el software esta

haciendo el analisis sobre la pieza (Ver diagrama 51).

Diagrama 52. Ejecución de la analisis

Fuente: Los Autores

99

Al finalizar el análisis, se entrega de manera gráfica y con datos numéricos, la

información que se necesita para determinar si la pieza soporta las condiciones

de trabajo que se estimaron va a estar sometido el diseño, los datos generados

son los siguientes:

Esfuerzo Equivalente, esfuerzo máximo principal, esfuerzo mínimo principal,

deformación y factor de seguridad.

Todos los resultados son importantes, pero los más influyentes son el estrés

equivalente, la deformación y el factor de seguridad.

En este caso la imagen y los datos correspondientes al stress equivalente son

los siguientes:

Diagrama 53. Esfuerzo equivalente para la pieza analizada

Como se puede observar en el diagrama 52, el esfuerzo sobre la pieza se

distribuye a lo largo del perfil de la sección transversal de la columna, en este

caso en particular, la fuerza aplicada es de cerca de 500kg, y el valor máximo

de esfuerzo para esta pieza es de 1,181 MPa, un valor que la pieza puede

soportar sin ningún problema.

Diagrama 54. Deformación de la pieza analizada

Fuente: Los Autores

100

La imagen correspondiente al diagrama 53, son los datos sobre la

deformación de la pieza para la fuerza aplicada, como se puede observar en

este caso la máxima deformación sobre la pieza es de 4,772e-005 mm, y

según la escala de colores es fácil de identificar el lugar en donde se produce

la mayor deformación como también la mínima.

Uno de los datos generados más importantes y de los más influyentes

corresponde a el de factor de seguridad (Ver grafica 54), estos valores son

calculados teniendo en cuenta el máximo valor de estrés generado en el

software para materiales dúctiles, con este grafico y sus valores podemos

determinar que tan segura es la pieza para la carga que le ha sido aplicada

Diagrama 55. Factor de seguridad para la pieza analizada.

Fuente: Los Autores

Como podemos ver en este caso en específico, el valor de facto de seguridad

es el máximo, por lo cual nos podemos asegurar mediante este software que la

pieza soporta de forma adecuada una carga de 500 kilogramos.

6.1.4 Resultados de la simulación:

Para la presentación de los resultados, se presentaran pieza por pieza,

mostrando lo valores y los datos mas relevantes

6.1.4.1 Calculo previo de las cargas a aplicar sobre las piezas

Situación sobre el riel:

Dos cargas aplicadas sobre un riel soportado en 3 puntos (ver diagrama 56), al

ser así se considera la viga, como estáticamente indeterminada, se propone el

método de superposición para determinar las reacciones cobre cada punto.

101

Diagrama 56. Representación del riel, sus puntos de apoyo y las cargas aplicadas

Fuente. Los Autores

Caso 1:

Primero se analizara, el riel con sus respectivos 3 puntos de apoyo, para la

carga distribuida, la cual corresponde al peso del riel.

Diagrama 56.1 Representación del riel, solo con la carga distribuida

Fuente. Los Autores

Carga puntual

)2(24

)( 334

1 xLLxxEI

wY wB +−−=

En el punto B Lx2

1=

)28

2

16

1(

24)(

)2

)2

1(2)

2

1((

24)(

444

1

334

1

LLL

EI

wY

LLLLL

EI

wY

wB

wB

+−−=

+−−=

102

EI

wLY

EI

wLY

LEI

wY

wB

wB

wB

4

1

4

1

4

1

01302.0)(

384

5)(

)16

5(

24)(

−=

−=

−=

Carga Redundante RB

( )31

33

1

23

1

23

1

48)(

2

3

8

4

48)(

23

24

48)(

)34(48

)(

LEI

PY

xLLEI

PY

LL

EI

PY

xLxEI

PY

b

b

b

b

RB

RB

RB

RB

−=

−=

−

=

−=

Debido ala dirección de la reacción su valor es positivo de tal forma que:

EI

PLY

bRB48

02083.0)(3

1 =

Obteniendo la reacción en RB para el caso 1

( )

1

1

34

34

111

625.0

02083.0

01302.0

02083.001302.00

02083.001302.00

02083.001302.00

)()(

B

B

B

B

B

RBwBB

RwL

RwL

RwL

LRwL

EI

LR

EI

wL

YYYb

=

=

+−=

+−=

+−=

+=

Como la reacción en el punto RB, en el caso 1 ahora es conocida, se utiliza el

método de la estática para determinar las otras reacciones:

wLR

wLR

A

c

1875.0

1875.0

1

1

=

=

103

Caso 2:

Diagrama 56.2 Representación del riel, solo con la carga puntual

Fuente. Los Autores

Carga Puntual P

Siendo a= 3.9 b= 4.1 y L = 8entonces:

( )

( ) ( ) ( )

( )

( )EI

PY

EI

PY

EI

PY

EIL

bPaY

pB

pB

pB

pB

6533.10

24

6801.255

83

1.49.3

3

2

2

22

2

22

2

−=

−=

−=

−=

Debido a que la Carga Redundante RB es la misma que en caso 1, entonces:

EI

PLY

bRB48

02083.0)(3

2 =

Obteniendo la reacción en RB para el caso 2

( )

( )

2

2

2

3

2

3

2

222

9963.0

6929.10

6533.10

6920.106533.100

802083.06533.100

02083.06533.100

)()(

B

B

B

B

B

RBwBB

RP

RP

RP

RP

EI

LR

EI

P

YYYb

=

=

+−=

+−=

+−=

+=

Como la reacción en el punto RB, en el caso 1 ahora es conocida, se utiliza el

método de la estática para determinar las otras reacciones:

104

PR

PR

C

A

01065.0

01335.0

2

2

−=

−=

Ya al tener las reacciones como en el caso 1 como en el caso 2, se dispone a

hallar la reacción total sobre cada uno de los puntos.

Para el cálculo de W se toma en cuenta el valor de la masa del riel generado

en el software Autodesk Inventor el cual corresponde a 213.2 Kg, este valor se

ha de pasar de Kg. a N/m de la siguiente forma:

m

Nw

m

s

mKg

w

17,261

8

8.9*2.2132

=

=

Para calcular el valor de P, tomamos el valor de la carga a soportar que es de

500kg, mas el peso de mecanismo elevador 65 Kg. y el del polipasto es de 27

Kg, al sumar todo lo anterior da un total de 592 Kg.

Después es necesario pasar ese valor en Kg. A N, el procedimiento es el

siguiente:

NP

s

mKgP

6.5801

8.9*5922

=

=

Después de obtener los valores de P y w, procedemos a calcular las

reacciones totales en los puntos A, B y C.

( )( )

( )

NR

Nmm

NR

PwLR

RRR

A

A

A

AAA

5021.308

6.580101435.0)8(7.2611975.0

01435.01975.0

21

=

−

=

−=

+=

( )( )

( )

NR

Nmm

NR

PwLR

RRR

B

B

B

BBB

984.7085

6.58019963.0)8(7.261625.0

9963.0625.0

21

=

+

=

+=

+=

105

( )( )

( )

NR

Nmm

NR

PwLR

RRR

c

c

c

ccc

9274.329

6.580101065.0)8(7.2611875.0

01065.01875.0

21

=

−

=

−=

+=

Como se pudo observar la mayor reacción es la que esta presente en RB, de tal

forma que a base de ese valor, se calcularan las reacciones sobre la viga, la

cual esta apoyada en 2 puntos (ver Diagrama 56.3). Dicha viga es la siguiente:

Diagrama 56.3 Diagrama de la Viga sus 2 puntos de apoyo y las cargas aplicadas

Fuente. Los Autores

El peso de la viga según el software es de 157,3 Kg en la distancia de 3.9m,

entonces el valor para la carga distribuida en esa distancia es de

Wviga=395.36m

N

Debido a que la es una viga estáticamente determinada, se analiza la reacción

que tiene en A, lo cual según la estática dicha reacción es un medio de las

cargas aplicadas sobre esa parte de la viga, de forma que

762,4313

77,770992,3542

2

*

2

=

+=

+=

A

NNA

LWRA

vigaB

La reacción es B es diferente, por lo que es necesario calculara la reacción que

hace la viga en voladizo, la cual en suma con la reacción de la carga sobre la

viga apoyada en los 2 puntos nos dará la reacción completa sobre el punto 2.

106

Para el análisis de la viga en voladizo se procede de la siguiente manera (ver

diagrama 56.4):

Diagrama 56.4 Diagrama correspondiente a la viga en voladizo a analizar.

Fuente. Los autores

Donde el piso de la viga en voladizo corresponde a 56,48 Kg. valor que en

carga distribuida corresponde a 495,36m

N

El procedimiento matemático desarrollado para saber el valor de la reacción

sobre el punto B, fue en base a análisis de momento, usando el extremo

derecho como punto de observación, el desarrollo matemático fue el siguiente:

NR

m

NmR

mNLRM

NmNmLRM

Rl

WLLRM

B

B

B

B

bwB

247,650

4.1

346.910

0346.910

034.522006.388

0402.02*

1

1

1

1

1

=

=

=+−=

=++−=

=++−=

∑∑

∑

Con este valor anteriormente calculado y con el de la viga apoyada en 2

puntos, obtenemos el valor de la carga que afecta B

NR

NNNR

RLWR

R

B

B

B

vigaB

B

009.4964

247,65077,770992.3542

2

*

21

=

++=

+

+=

107

Para determinar las cargas sobre las piezas restantes (placa superior 1,

columna y placa base, se toma el valor de la reacción en B, ya que es la mas

grande

Teniendo en cuenta los siguientes datos:

Peso Placa superior 1: 4.297 Kg

Peso placa Superior 2: 4.297 Kg

Peso columna : 161,4Kg

Las reacciones sobre cada una de dichos elementos teniendo en cuenta la

reacción de la viga son:

Reaccion sobre placa superior 2

NR iorPlacaSuper 009.49642 =

Reacción sobre placa superior 1

NR

s

mKgNR

iorplacaSuper

iorplacaSuper

1196,5006

8.9297.4009,4964

1

21

=

++=

Reacción sobre la Columna

NR

s

mKg

s

mKgNR

Columna

columna

2302,5048

8.9297,48.9297.4009,496422

=

++

++=

Reacción Sobre la placa base

NR

s

mKg

s

mKg

s

mKgNR

placa

columna

9502.6629

8.94,1618.9297,48.9297.4009,4964222

=

++

++

++=

6.1.4.2 Cargas aplicadas sobre cada una de las piezas para su simulación.

Después de los cálculos anteriormente realizados, se genera la siguiente tabla

(ver tabla7)

108

Tabla 7. Cargas aplicadas sobre las piezas a simular

Elemento Causa Valor Carga (N)

Riel Carga de trabajo, peso

dispositivo (sección A)

5801 N

Viga Carga del trabajo, peso

dispositivo, peso del riel

4964,009 N

Viga Peso del riel (sección B) 1305.85 N

Placa Superior 2 Reacción sobre la columna 2 4964,009 N

Placa Superior 1 Reacción sobre la columna 2,

peso placa superior

5006,1196 N

Columna Reacción sobre la columna 2,

peso placa superior, peso

placa inferior

5048,2302 N

Placa Base Reacción sobre la columna 2,

peso placa superior, peso

placa inferior, peso columna

6629,9502 N

Con dichos valores, se determina la cantidad de carga que se aplicara sobre

cada una de las piezas a simular.

6.1.4.3 Placa Base

Los datos expuestos en este punto son iguales para las otras piezas restantes

y se dividen en este caso en datos correspondientes a geometría (ver diagrama

54), datos correspondientes a restricciones y cargas (ver diagrama 55),

resultados generados (ver diagrama 56) y además de ello, las graficas de

esfuerzo promedio (ver diagrama 57), deformación (ver diagrama 58) y por

ultimo la grafica correspondiente al factor de seguridad (ver diagrama 59).

Diagrama 57. Datos básicos pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

109

Diagrama 58. Datos sobre Carga y restricciones aplicadas a la pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

Diagrama 59. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

Diagrama 60. Gráfica correspondiente el esfuerzo equivalente para la pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

110

Diagrama 61. Gráfica Correspondiente a la deformación para la pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

Diagrama 62. Gráfica correspondiente al facto de seguridad para la pieza Placa Base

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Placa Base

111

6.1.4.4 Columna

Diagrama 63. Datos correspondientes a geometría de la columna

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

Diagrama 64. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas sobre la columna

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

Diagrama 65. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Columna

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

112

Diagrama 66. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente en la pieza Columna

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

Diagrama 67. Gráfica correspondiente a la deformación en la pieza Columna

113

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

Diagrama 68. Gráfica correspondiente al factor de seguridad en la pieza columna

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Columna

6.1.4.5 Placa Superior 1 (Entre columna y placa superior 2)

Diagrama 69. Datos correspondientes a geometría de la pieza Placa Superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

114

Diagrama 70. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas a la pieza Placa superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

Diagrama 71. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Placa superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

Diagrama 72. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente en la pieza Placa Superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

115

Diagrama 73. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Placa Superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

Diagrama 74. Gráfica correspondiente al factor de seguridad de la pieza Placa Superior 1

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup1

116

6.1.4.6 Placa Superior 2 (Entre placa 1 y Viga)

Diagrama 75. Datos correspondientes a geometría de la pieza Placa Superior 2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

Diagrama 76. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas sobre la pieza Placa Superior2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

Diagrama 77. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Placa superior 2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

117

Diagrama 78. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente a la pieza placa superior 2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

Diagrama 79. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Placa superior 2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

118

Diagrama 80. Gráfica correspondiente al factor de seguridad de la pieza placa superior 2

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

6.1.4.7 Viga

Diagrama 81. Datos correspondientes a geometría de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza placasup2

119

Diagrama 82. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas a la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza viga

Diagrama 83. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza viga

120

Diagrama 84. Gráfica Correspondiente al esfuerzo equivalente a la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza viga

Diagrama 85. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Viga

121

Diagrama 86. Gráfica correspondiente al factor de seguridad de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza viga

6.1.4.8 Riel

Diagrama 87. Datos correspondientes a geometría a la pieza Riel

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza riel

122

Diagrama 88. Datos correspondientes a la carga y restricciones aplicadas a la pieza Riel

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza viga

Diagrama 89. Datos correspondientes a los resultados generados para la pieza Riel

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Riel

123

Diagrama 90.Grafica Correspondiente al esfuerzo equivalente de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Riel

Diagrama 91. Gráfica correspondiente a la deformación de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Riel

124

Diagrama 92. Grafica correspondiente al factor de seguridad de la pieza Viga

Fuente: Reporte Generado por el software Autodesk Inventor para la pieza Riel

6.1.5 Análisis de los resultados

Basados en los anteriores resultados y las gráficas generadas por el software,

se puede asegurar que en cada una de las piezas soporta la carga para la que

ha sido diseñada. En la mayoría de lo casos, la deformación sobre las piezas

es del orden de las micras, lo cual según, el factor de seguridad que es

calculado por el mismo software, nos indica que la pieza soporta la carga

aplicada sin generar ningún riesgo.

Teniendo en cuenta el acercamiento tanto vertical como horizontal de la carga

al tanque no requiere precisión en cuanto a la posición del elemento elevador,

este al estar apoyado sobre el riel, puede desplazarse tanto vertical, como

horizontalmente una distancia de 1 a 3 mm, sin afectar o comprometer el

acercamiento de la carga respecto al tanque.

Pero para confirma la anterior información se procederá a hacer una

recopilación de la información obtenida de cada una de las piezas y su

posterior análisis

125

Placa Base:

Como se puede observar en el diagrama 56, la deformación de esta pieza en

su valor máximo corresponde a 4.017e-5 mm, la cual para una pieza a la que

ha sido aplicada una carga relativamente elevada es muy pequeña respecto al

criterio establecido al iniciar el análisis de los resultados el valor junto valor

máximo del esfuerzo equivalente que corresponde a 1,167 Mpa, además de

ello el factor de seguridad determina que la pieza en ningún momento se

flexiona de tal manera que perjudique o fracture la pieza.

Columna:

En este caso, de acuerdo al diagrama 62, el valor de deformación máxima es

de 2.276e-2 mm, siendo una mayor deformación que en el caso de la pieza

anterior, el valor del esfuerzo máximo corresponde a un valor de 1.398 Mpa. El

factor de seguridad es nos determina que la pieza soportara sin problema

alguno la carga aplicada.

Placa Superior 1

En este caso, de acuerdo al diagrama 68, al ser las dimensiones relativamente

más pequeñas que la de la placa base, el esfuerzo sobre la misma aumentara,

el valor máximo de esfuerzo para esta pieza es de 16,28 Mpa, y a su vez el

factor de seguridad sigue en 15, la grafica mediante el valor de deformación es

de un valor 2.5193-2mm lo cual nos indica que la pieza soporta de forma

estable la carga aplicada.

Placa Superior 2

Para la segunda placa, según el diagrama 74, el valor de estrés máximo se

reduce a 0.135 Mpa, esto se debe a que la superficie de contacto que soporta

la placa es ofrecida por la placa superior 1, la cual cubre en toda su extensión,

y a su vez la fuerza distribuida se aplica en un área menor, respecto a la placa

anterior, la máxima deformación es de 7,456e-6 mm, una deformación muy

pequeña, la cual no representa riesgo alguno en cuanto a la integridad de la

pieza y es confirmada con el factor de seguridad.

Viga

Según el diagrama 79, el valor de estrés máximo es de 19,04 Mpa, siendo el

máximo valor de esfuerzo en las piezas analizadas, la deformación de la misma

es de 0.2044mm, el factor de seguridad es de 15. La deformación sigue siendo

muy pequeña respecto al criterio establecido en el inicio del análisis de

resultados.

126

Riel

Basados en los datos del diagrama 84, esta pieza, aun siendo la mas larga de

todo la estructura, al estar apoyada en 3 puntos, permite una mejor distribución

de la fuerza aplicada sobre el riel. Como se puede observar el valor de

esfuerzo máximo es de 4,577 Mpa, que al ser comparado con el de la viga es

aproximadamente la tercera parte de la que tiene la viga, el valor de la

deformación es de 4,065e-2 mm, y el factor de seguridad es de 15,

confirmando que la pieza en ningún momento esta sometida a cargas que

comprometan la integridad de la pieza.

6.1.6 Problemas Generados a lo largo de la simulación

El principal problema generado fue cuando se intentó desarrollar una

simulación dinámica en conjunto, debido a que las restricciones utilizadas en el

ambiente de ensamble son diferentes al ambiente de simulación dinámica.

El mayor problema que se presentó, fue al aplicar las restricciones de

movimiento entre las piezas, ya que en un punto se genera una precaución de

sobre restricciones entre las piezas, y los datos generados como resultados

son erróneos, de hecho el mismo software, informa que se debe tener

precaución en el análisis de estos resultados debido a la condición del modelo.

Por tal motivo se descartó hacer dicha simulación, por que no se cuenta con la

suficiente información para el manejo de esta herramienta del software, como

tampoco se cuenta con una asesoría, para indicar posibles errores y

correcciones en este tipo de simulación.

Otro problema que se presentó, está relacionado con el material tomado para

la simulación, el acero usado en las columnas es según la norma ASTM-A-36.

Dicha norma indica que es un acero carbonado estructural (carbon structural

steel), y en la base de datos el material mas cercano es el Carbon Steel,

además de ello, se deduce que debido a la precisión que tiene en cuanto a la

geometría de las piezas en el software, el peso de las piezas varía respecto a

las suministradas por los proveedores, esto debido a que la geometría de las

vigas en la realidad no son perfectas y presentan variaciones entre si, cosa que

no sucede en un software.

127

6.2 SIMULACION SISTEMA DE CONTROL

6.2.1 Objetivo de la simulacion

El objetivo de esta simulación es comprobar mediante un software de

programacion para PLC, que la rutina y el programa ladder planteado en la

seccion de diseño de control sea correcto y que una posible implementación de

dicho programa sea garantizado a nivel de lógica.

6.2.2 Procedimiento para la simulación:

El programa seleccionado para la realización de la simulación es el Simatic

Step 7. El anterior programa fue desarrollado por la empresa Siemens, y se

maneja para la programación de PLC de la misma marca. Al realizar el

programa bajo la sintaxis de este programa, ser simulado y al ser verificado, no

solo se comprobará que el programa funcione en este tipo de PLC, ya que la

ser verificada la lógica del programa, se puede deducir automáticamente que

funcionara en cualquier tipo de PLC, basándonos en el hecho de que el KOP

es un lenguaje universal para la programación de PLC y además de ello, tan

solo seria necesario la migración de lenguaje entre programas según la sintaxis

empleada por cada programa.

Los pasos previos para la simulación son los siguientes:

Diagrama 93. Creación de proyecto en Simatic Step 7

Fuente. Simatic Step 7

Como lo representa la imagen anterior es necesario crear un nuevo proyecto

para iniciar la programación del PLC, después de creado el proyecto la imagen

que visualizaremos corresponde al diagrama 89.

128

Diagrama 94. Ventana de trabajo proyecto Simatic Step 7

Fuente. Simatic Step 7

El entorno de trabajo es algo complejo al principio, ya que existen demasiadas

herramientas para trabajar ya sea programación, simulación, comunicación,

supervisión del funcionamiento del PLC entre otras herramientas, pero las

herramientas que mas nos interesan en este momento son las

correspondientes a la programación y a la simulación del mismo, para iniciar la

programación, es necesario desplegar el árbol que se encuentra en la parte

izquierda de la ventana de trabajo (ver diagrama 90), hasta llegar a la parte de

bloques, allí se selecciona el bloque OB1, la siguiente imagen corresponde al

procedimiento anteriormente descrito

Diagrama 95. Selección bloque OB1

Fuente. Simatic Step 7

129

Ya en este punto se abre una nueva ventana, en la cual se hará el programa

del PLC, dicha ventana corresponde al diagrama 91:

Diagrama 96. Ventana de programación

Fuente. Simatic Step 7

En la imagen anterior, esta representada de una forma global, el entorno de

trabajo que nos brinda Step 7, para la programación de sus PLC, en la parte

izquierda de la ventana, se visualiza un árbol, en el cual que se encuentran los

elementos que necesitamos para programar nuestro PLC, contactos

normalmente abiertos, normalmente cerrados, elementos para activar o

desactivar las señales necesarias, temporizadores entre otros, estos con el fin

de crear un programa que cumpla con la lógica establecida en la rutina del

dispositivo.

Al identificar las herramientas que nos brinda este software y conociendo su

modo de operación se digito el programa que se visualiza a continuación:

130

131

132

133

134

135

136

137

Y despues de haber terminando el programa se procede a guardar el archivo y

se inicia la simulación.

6.2.3 Ejecucion Simulación en Step 7

En la ventana principal del administrador simatic se hace doble click para

desplegar la ventana donde se hizo el programa, y a su vez se inicia el

programa que realizará la simulación del mismo. Dicho programa se llama S7

PLCSIM. Antes de iniciar la simulaciñon es necesario guardar el programa y

cargarlo en el programa de simulacion; ademas de ello es necesario habilitar

las herramientas de supervisión, el cual indicara la secuencia y el paso entre

lineas del programa al comprobar condiciones; tambien en el simulador se

selecciona la opcion RUN para iniciar, de modo simulado, el programa en el

PLC.

El proceso de la simulación para el programa anterior fue documentado y en

las páginas siguientes se describirá la evolución de este según se cumplian las

condiciones necesarias exigidas por el programa.

El resultado de la simulación es el siguiente:

Diagrama 97. Paso 1 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

138

Paso 1: Energización del sistema, de esta forma se asegura que todo el

sistema es energizado por una sola señal, y en un caso de emergencia o de

parada de emergencia, al desactivar la señal, todo el sistema se detendrá, al

suspenderse el suministro de fluido eléctrico al dispositivo.

Diagrama 98. Paso 2 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 2: Como se puede observar, tan solo es necesario la señal de paro de

emergencia para desactivar todo el sistema y dejarlo estático, el uso interno de

marcas de memoria permite que al reanudar el sistema continuara el proceso

normal, sin alterar la secuencia, además es visible que el sistema está

esperando señal “posición inicial”.

Diagrama 99. Paso 3 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

139

Paso 3: Después de obtener la señal, se acciona el soporte cerrándolo.

Diagrama 100 . Paso 4 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 4: Al obtener una señal de que el soporte está cerrado, activa la salida

correspondiente a subir el mecanismo, se espera la señal de que el mecanismo

este arriba, para empezar a mover el mecanismo sobre el riel.

Diagrama 101. Paso 5 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

140

Paso 5: Después de que el mecanismo se encuentre en la posición de arriba el

mecanismo se mueve sobre el riel, esperando la señal que le indique que esta

sobre la posición 1.

Diagrama 102. Paso 6 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 6: Al detectar que el mecanismo se encuentra sobre la estación 1, se

detiene el movimiento sobre el riel y queda a espera de que se reciba la señal

inicio, para empezar la rutina general.

Diagrama 103. Paso 7 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

141

Paso 7: Después de haber recibido la señal, lo primero que se hace es activar

el motor de apertura del soporte, además se deja el sistema esperando la señal

que indique que el mecanismo este abierto.

Diagrama 104. Paso 8 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 8: Después de recibir la señal de que el soporte está abierto, se activa la

salida encargada de bajar el mecanismo, se desactiva la salida que abre el

soporte y el programa queda a la expectativa de la señal que indique que el

mecanismo se encuentre abajo.

Diagrama 105. Paso 9 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

142

Paso 9: Después de recibir la señal de que el soporte esta abajo, se activa la

salida encargada de cerrar el soporte, se desactiva la salida que baja el

mecanismo y el programa queda a la expectativa de la señal que indique que el

soporte este cerrado.

Diagrama 106. Paso 10 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 10: Al verificar que el soporte está cerrado, se sube el mecanismo y a su

vez de hace mover el dispositivo por el riel 2 segundos, con el fin de que no

siga recibiendo la señal que indica que esta sobre la estación 1, además el

programa queda a la expectativa de la señal de que el mecanismo se

encuentre en la posición de arriba.

Diagrama 107. Paso 11 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

143

Paso 11: Al verificar que el mecanismo se encuentre arriba, se activa la salida

de avance del mecanismo sobre el riel, dirigiendose a el tanque 1.

Diagrama 108. Paso 12 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 12: El mecanismo al ubicarse sobre el tanque 1, dicha señal detiene el

movimiento del riel, activa la salida que se encarga de bajar el dispositivo, el

sistema está a la expectativa de la señal que indique que el dispositivo se

encuentre abajo, para ejecutar la siguiente parte.

Diagrama 109. Paso 13 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

144

Paso 13: Al recibir la señal de que el mecanismo se encuentra abajo, se activa

un temporizador que determina la cantidad de tiempo que se ha de demorar en

ese tanque, al finalizar el tiempo, se activa la salida que sube el mecanismo y a

su vez se mueve el mecanismo sobre el riel por una pequeña cantidad de

tiempo, para no recibir más señal por parte de la ubicación de tanque 1.

Diagrama 110. Paso 14 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 14: Al verificar que el mecanismo se encuentra arriba, se empieza a

mover el mecanismo sobre el riel dirigiéndose al tanque 2.

En este punto vale aclarar que la secuencia anteriormente descrita se cumple

para los 4 tanques, es decir, que al ubicarse sobre el tanque se detiene el

mecanismo, este empieza a bajar, después de que este abajo, dura un tiempo

T determinado por un temporizador y al finalizar este se desplaza el

mecanismo hacia arriba, al cumplirse la anterior condición, el mecanismo se

mueve al siguiente tanque. Por la razón anteriormente mencionada, no vale la

pena ver las imágenes correspondientes al proceso en dichos tanques, ya que

es exactamente igual al tanque 1.

145

Diagrama 111. Paso 15 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 15: Al finalizar el paso por los tanques y al ubicarse sobre la estación 2,

se genera una señal la cual activa la salida de bajar el mecanismo, el sistema

esta a la expectativa de que se encuentre abajo para continuar.

Diagrama 112. Paso 16 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 16: Al verificar que el mecanismo esta abajo, se activa la salida

encargada de abrir el soporte.

146

Diagrama 113. Paso 17 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 17: Al verificar que el soporte está abierto, se activa la salida encargada

de subir el mecanismo, el programa está a la expectativa de que se verifique

que el mecanismo este arriba para continuar el proceso.

Diagrama 114. Paso 18 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

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Paso 18: Al verificar que el mecanismo se encuentre arriba, el dispositivo se

empieza a mover sobre del riel, hasta que este llegue a la estación 1.

Diagrama 115. Paso 19 de la simulación

Fuente. Simatic Step 7 / S7-PLCSIM

Paso 19: Al llegar a la estación 1, automáticamente se detiene el mecanismo y

queda a la espera de que se ingrese la señal de inicio para empezar la

secuencia de nuevo.

6.2.4 Resultados y análisis de la simulación

Como se visualiza en la anterior simulación, el programa ha sido comprobado

en toda su extensión, y la lógica empleada para la programación de este no ha

fallado, al comprobar esto, se puede decir que este programa está listo para

ser implementado en otros PLC bajo otros lenguajes para ser simulado y

probado, con la seguridad de que funcionará, teniendo en cuenta la secuencia

de señales y siguiendo la lógica propuesta para este caso.

Cada paso fue comprobado según la serie de condiciones previas bajo las

cuales fue programada la rutina, cada paso fue verificado en un estado virtual

online del PLC, haciendo un seguimiento continuo del proceso desde su inicio

hasta el final, las marcas de memoria usadas permite tener una continuidad en

el programa después de que sea suspendido el suministro de fluido eléctrico al

dispositivo, también fue comprobado que la activación de 2 señales

simúlateneas no afecta de forma considerable considerablemente el programa

148

debido a que las marcas hacen parte de las condiciones previas necesarias

para continuar una secuencia.

El programa puede ser mejorado según el programa usado, ya que puede

pasar de una programación lineal como esta, a una estructurada, aunque

debido a la cantidad de líneas de programación utilizadas no justificaría un uso

de subrutinas o funciones.

Problemas y soluciones surgidos a lo largo de la simulación

A lo largo de la programación fue necesaria la implementación de varios

contadores de tipo impulso, con el fin de aislar la señal constante de la

ubicación del dispositivo sobre la estación 1, tanques y la estación 2. Al ser una

señal que es permanente, fue necesario crear dicho temporizador con el fin de

aislar dicha señal y que la misma no interfiriera en la siguientes secuencias.

Otro problema que surgió fue la comprensión del lenguaje utilizado en el Step

7, por lo que fue necesario de varias pruebas para comprender el

funcionamiento de dichos elementos antes de ser implementados

El principal problema que se presentó fue el hecho de que debido a costos no

se logró obtener el software RsLogix 500 y el RS Emulate 500 (software

necesarios para la programación y simulación de los PLC Allen Bradley),

debido a su elevado precio para las licencias comerciales, por lo tanto se optó

por realizar el programa en el software de Siemens, ya que cuenta con las

herramientas necesarias para hacer una simulación,

Debido a la cantidad de lenguajes de programación que existen para los PLC,

se implementó el programa bajo el lenguaje de programación KOP, con el fin

de asegurar que este programa pueda ser implementado en otros softwares,

con la única precaución de tener en encuesta la sintaxis de cada uno de ellos.

Otro problema a considerar es que es muy difícil tener en cuenta todas las

situaciones por las que podría ser sometida la rutina de control; además, es

importante tener en cuenta que no todas las situaciones pueden ser previstas

por parte del programador, ya que muchas de estos hechos se pueden

presentar en el momento de la implementación del mismo y a su vez sus

correcciones o modificaciones solo se presentarían hasta este punto.

7. MANUAL DE FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO 7.1 Funcionamiento Basado en el mando del diagrama 29, el funcionamiento del dispositivo seria según la serie de pasos a continuación:

• Se selecciona el tipo de mando a usar, entre manual y automático • En modo automático, los pulsadores inicio y stop serán habilitados • El botón inicio será usado para que la rutina con la cual ha sido

programada el PLC, de inicio, es decir, al presionar este botón y al estar en modo automático, el dispositivo empezara la rutina

• El botón Stop, será utilizado para detener el proceso, en el punto que se encuentre, este botón es del tipo de enclavamiento, es decir al desactivar el botón, la rutina continuara su curso

• El botón paro de emergencia, debe ser usado en casos de extrema urgencia. Este botón detiene el sistema, y permite que el técnico a cargo del manejo del dispositivo con asesoria de la persona encargada de mantenimiento, puedan revisar de forma segura el dispositivo, para poder identificar la falla o el error des sistema, corregirlo y posteriormente dar continuación a la rutina.

• Al seleccionar el mando en manual, permite el acceso directo a la botonera del polipasto, para poder ubicar o hacer un proceso especial.

7.2 Posibles errores y Soluciones Falla de energía: Al fallar el suministro de energía al sistema, este quedara suspendido, dado el caso de que al suspenderse en medio de dos sensores, donde es necesaria la señal de uno de ellos para dar continuidad la proceso, es necesario, desde el mando manual, manipular el mecanismo hasta la posición anterior, para permitir el ingreso de la señal del sensor y permitir que el programa y la rutina continué de forma normal. Dos señales simultanea de 2 sensores: La estructura del programa del PLC, permite que este tipo de situación no influya en el proceso, pero puede existir alguna eventualidad que permita que esta situación se haga presente, para solucionar este problema, desde el modo manual, manipular el mecanismo, hasta una posición en la que no exista la presencia de los 2 sensores. El polipasto no se mueve libremente: Es necesario revisar la lubricación de este, dado el caso que no este lubricado, el procedimiento es de lubricar el patín del polipasto para que este se mueva suavemente. El mando manual no funciona: Con asesoria de un técnico en el mantenimiento de este tipo de grúas, revisar si el sistema se encuentra en modo manual, después de verificar ello, revisar si el cable de la botonera esta en buenas condiciones, si el error no se encuentra en este punto, será necesario revisar los contactores de la grúa. Si después de todo lo anterior no

149

se soluciona el problema, es necesario contactarse con el proveedor de la grúa, para hacer efectiva la garantía. El PLC genera la señal de salida, pero el actuador no funciona: Revisar el cableado de las salidas del PLC, además de ello es necesario verificar los cables, en busca de fisuras o daños sobre el cable. 7.3 Mantenimiento Estructura Metálica: Un mantenimiento a una estructura de este tipo es muy limitada, debido a que no se puede montar y desmontar de una manera fácil, la mejor forma de hacerle mantenimiento a un tipo de estructuras como esta, es de revisar los tonillos de sujeción entre piezas, y mediante un análisis no destructivo de tinta penetrante, revisar las uniones de las piezas , con el fin de determinar la existencia o no de fisuras, de existir las fisuras es necesario el cambio urgente de dicha pieza, para no comprometer la integridad de las personas que manejan el dispositivo. Este proceso de mantenimiento se puede programar cada 6 meses. Este tipo de mantenimiento es de carácter preventivo. En cuanto a las piezas móviles, es necesario lubricar con grasa las partes que entrar en fricción, esto con el fin de que el movimiento entre piezas sea fluido y no exista desgaste excesivo entre piezas. La lubricación de estas piezas puede ser programada semanalmente o cuando sea necesario. Este tipo de mantenimiento es de carácter preventivo y correctivo. Polipasto: El mantenimiento del polipasto se inicia con revisar el patín, revisar la lubricación de los rodamientos y el contacto del mismo con el riel, posteriormente se revisan los pasadores entre el patín y el polipasto. Es importante revisar el gancho de seguridad en busca de fisuras, tornillos flojos u otras condiciones que comprometan el polipasto. Después de haber verificado los anteriores pasos, es importante revisar los topes del patín al igual que el freno del mismo. También es importante revisar la cadena del polipasto, con el fin de identificar la condición de los eslabones. Por ultimo se revisa la botonera, los motores y los contactores del mismo, en busca de cables rotos, fisuras en los cables, o apretar los cables para que los mismos no se suelten. Este mantenimiento puede ser programado cada 2 semanas o cada semana. Es importante hacer de este mantenimiento de tipo preventivo, ya que un mantenimiento correctivo puede interferir con la producción.

150

Sensores Inductivos: El mantenimiento de este tipo de sensores es más sencillo, se reduce a revisar visualmente la integridad de los cables del mismo, en busca de fisura, revisar el desgaste del sensor, ya que muchas veces el contacto con otras piezas o químicos puede deteriorar el sensor. Además de lo anterior es necesario verificar la intensidad con la que el sensor detecta la presencia de las piezas a sensar, como también es importante revisar el ajuste del mismo y la tortillería Este mantenimiento se ha de realizar cada 2 meses. Este tipo de mantenimiento es preventivo. PLC: El mantenimiento de un PLC es mas limitados, se reduce a revisar el cableado, el suministro de alimentación de energía y correr el programa en vacío, con el fin de determinar mejoras o actualizaciones.

151

8. ESTIMATIVO DE COSTOS Para realizar un estimativo de costos totales del diseño al ser llevado a construcción, se divido por componentes y se hicieron cotizaciones a las empresas fabricantes o comerciantes distribuidores de las marcas seleccionadas. A continuación se detalla en la tabla 7: La idea es generar dos opciones o dos estimativos de costos, en donde se nombraran los componentes mas importantes en el diseño, mas aun así habrá costos difíciles de estimar en cuanto a la construcción del mecanismo. Tabla 8. Estimativo de costos. Opción 1. Elemento Características Un Costo

Unitario Costo Total

Viga Acero al Carbono Columna

Tipo H. 200 mm x 200 mm. Espesor 7.5 mm

24 m

184.000 2.706.000

Viga Acero al Carbono Viga de Apoyo

Tipo H. 150 mm x 200 mm. Espesor 6.0 mm.

15 m

253.800 6.091.200

Viga Acero al Carbono Riel

Tipo I. 90 mm x 120 mm. Espesor 5.3 mm.

24 m

112.800 2.707.200

Grúa Eléctrica DEMAG DC10

440 Voltios. 1 Ton. 1 5.000.000 5.000.000

PLC Allen Bradley MicroLogix 1000. 16 Entradas. 16 Salidas. 110 Voltios .

1 600.000 600.000

Patín de Desplazamiento

Ingersoll Rand. 1 Ton. 1 120.000 120.000

Estructura de soporte

Material Estructura 1 250.000 250.000

Estructura de Efector Final

Material Estructura 1 80.000 80.000

Sensores Inductivos PNP

Allen Bradlley. 110 Voltios. RS 312-9564

12 164.000 1.968.000

J - Box Caja de Mando 1 30.000 30.000 Pulsadores Eléctricos

3 15.000 45.000

Pulsador Selector 1 15.000 15.000 Pulsador de Enclavamiento

NC. 30 mm. 1 85.900 85.900

Cable 4 x 14 Encauchetado. 4 x 1. Calibre 14.

100 m

6.600 660.000

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Contactores Allen Bradlley. 110 Voltios. 440 Voltios.

6 45.000 270.000

Guarda Motor Telemecanique. 440 Voltios.

1 45.000 45.000

Breaker de Voltaje 440 Voltios. 1 25.000 25.000 TOTAL 20.698.300Fuente: Los Autores. El valor total es aproximado, al igual que el de algunos componentes que su precio se ha encontrado en las paginas de Internet de los proveedores o en cotizaciones independientes, en Euros o Dólares. La conversión de la moneda es aproximada para el mes de Octubre de 2007. Es de aclarar que el precio aquí dado esta sujeto a cambios para el momento de la compra, correspondiente al incremento o devaluación en el tiempo. Y que los impuestos o deducciones, probablemente en algunos de los artículos no están sumados. Tabla 9. Estimativo de costos. Opción 2. Elemento Características Un Costo

Unitario Costo Total

Viga Acero al Carbono Columna

Tipo H. 200 mm x 200 mm. Espesor 7.5 mm

24 m

184.000 2.706.000

Viga Acero al Carbono Viga de Apoyo

Tipo H. 150 mm x 200 mm. Espesor 6.0 mm.

15 m

253.800 6.091.200

Viga Acero al Carbono Riel

Tipo I. 90 mm x 120 mm. Espesor 5.3 mm.

24 m

112.800 2.707.200

Grúa Eléctrica DEMAG DC10

440 Voltios. 1 Ton. 1 5.000.000 5.000.000

PLC SIEMENS S7 - 200 16 Entradas. 16 Salidas. 110 Voltios.

1 450.000 450.000

Patín de Desplazamiento

Ingersoll Rand. 1 Ton. 1 120.000 120.000

Estructura de soporte

Material Estructura 1 250.000 250.000

Estructura de Efector Final

Material Estructura 1 80.000 80.000

Sensores Inductivos PNP

-- 12 95.000 1.140.000

J - Box Caja de Mando 1 30.000 30.000

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Pulsadores Eléctricos

3 15.000 45.000

Pulsador Selector 1 15.000 15.000 Pulsador de Enclavamiento

NC. 30 mm. 1 85.900 85.900

Cable 4 x 14 Encauchetado. 4 x 1. Calibre 14.

100 m

6.600 660.000

Contactores Allen Bradlley. 110 Voltios. 440 Voltios.

6 45.000 270.000

Guarda Motor Telemecanique. 440 Voltios.

1 45.000 45.000

Breaker de Voltaje 440 Voltios. 1 25.000 25.000 TOTAL 19.720.300

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9. Conclusiones

• Se Realizo un desarrollo practico, para establecer las etapas de un buen diseño en ingeniería para el proceso de pintura electrostática y el pre – tratamiento químico como componente de ella.

• Se presento una alternativa diferente y sencilla, funcional y segura,

para satisfacer la necesidad de la empresa en este sub proceso de su planta.

• Se demostró la gran importancia de usar los conocimientos en

ingeniería para plantar un buen diseño, que cubra necesidades, de forma puntual, segura y eficaz.

• Se realizaron los cálculos correspondientes para las características del

sistema mecánico, y su simulación. El modelamiento matemático en contraste de la simulación por software, soporta el criterio del fabricante en sus catálogos de selección.

• Mediante el diseño y modelamiento del sistema se fueron ajustando

parámetros de acuerdo a normas legales sobre estructuras.

• Con el diseño del sistema, tanto eléctrico y de control se obtuvo un sistema sencillo, practico y acorde a los requerimientos del proceso. Y con grandes ventajas de dispositivos sencillos, fiables y seguros.

• Tal vez, la más importante de las conclusiones, es que el sistema

presenta una solución viable al problema planteado, teniendo en cuenta que llevando a cabo su construcción, se deben hacer las pruebas necesarias para que el modelo real corresponda con los cálculos y la simulación realizada.

• El uso de una herramienta de simulación nos permite probar, revisar,

corregir y maximizar un diseño, de tal forma que el acompañamiento puede llegar a ser simultaneo entre el diseño y la simulación, ya que permite la corrección del diseño según la evolución de la simulación.

• El uso de software del estilo de autodesk inventor, permiten la

creación de prototipos de maquinas o dispositivos a bajo costo, y un manejo adecuado de este software permite al diseñador obtener una serie de criterios sólidos para tomas decisiones en un post diseño.

• Por mas que se prepare y se desee obtener todas la variables a

considerar a la hora de la creación de un sistema de control, no todas

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las variables pueden ser consideradas, y en algunas ocasiones se escapan de la mente del programador, debido a ello, un posterior seguimiento en la implementación de un diseño es la mejor manera de obtener aquellas variables que no pueden ser visibles en un momento, pero que de forma segura influirán en un diseño.

• A nivel de programación de PLC, aunque hay una gran gama de

lenguaje de programación para los mismos, el conocimiento de lenguajes universales como el KOP, permite la creación de programas, los cuales pueden ser implementados en cualquier PLC, teniendo como única precaución la adecuada migración de código entre Software de programación.

• La simulación y el diseño en conjunto de un mecanismo permite dar

una gran visión y un gran alcance de lo que puede llegar a ser un proyecto, además de ello, llega a ser una buena posibilidad a nivel económico del desarrollo de un propuesta para una industria, ya que no hay necesidad de invertir grandes cantidades de dinero en construcción de prototipos , pero al tener una simulación y un diseño sólidos, se puede demostrar funcionalidad y el nivel de impacto que podrían a tener en un implementación a futuro.

• Los software CAD/CAE son una gran ayuda a la hora de hacer

diseños, la facilidad del manejo de los mismo y la sencillez en alguno de los casos, permite la creación de elementos o estructuras complejos, pero que con la adecuada dirección, pueden llegar a ser una fuente básica en la creación de proyectos a nivel de mecanismos.

155

BIBLIOGRAFIA REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

MORPHY, SMOOT. Recubrimientos electrolíticos y baños galvánicos.

KOSHKIN N. I., SHIRKÉVICH M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975.

DE LA POZA. Asociación de Industrias Metalúrgicas y Metalmecánicas A.G..

Revista Metalindustria.

Pintado y Secado en la Industria.

GONZALES. La pintura como Recubrimiento Protector.. 1970.

SCHONBERGER,RICHARD. Manufactura de categoria Mundial.

BEER – JOHNSTON. Mecanica Vectorial para Ingenieros. Mexico.1990.Mc. Graw Hill. 5 Ed.

BEER – JOHNSTON. Mecanica de Materiales. Mexico.1990.Mc. Graw Hill. 2 Ed.

MALONEY, Timothy J. Electronica Industrial Moderna, 3ª Ed. 1997

MOOT, Robert L. Diseño de elementos de maquinas. 2ª Ed. REFERENCIAS ELECTRONICAS: S7 – 200 DE SIEMENS http://www.automation.siemens.com/salesmaterial-s/catalog/en/st70k2_e.pdf ALLEN BRADLEY MICROLOGIX 1000http://www.ab.com/en/epub/catalogs/12762/2181376/2416247/1239746/2159695/tab6.html www.isa.umh.es/roboticaindustrialwww.ferrasa.comwww.demagcranes.eswww.merck.com/pinturaswww.metalurgicaerrece.com.ar AKGEAR (http://www.akgear.com)

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ANEXO A

Planos Mecanismo

ANEXO B

PLC Siemens S7 - 200

ANEXO C

PLC Allen Bradley Micrologix 1000

ANEXO D

Contactores y Guarda Motor. Allen Bradley

ANEXO E

Sensores Inductivos Allen Bradley

ANEXO F

Grúa Eléctrica Demag DC 10