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UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL
CARATULA
FACULTAD DE CIENCIAS DEL A INGENIERA
CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA
DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE CONTROL DIFUSO Y COMUNICACIN INALMBRICA ENTRE LA BOTONERA Y EL PUENTE GRA, EN EL TALLER DE
MANTENIMIENTO MECNICO DE LA EMPRESA REPSOL EN
EL BLOQUE 16
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TITULO DE INGENIERO EN
MECATRNICA
PAL MARCELO JCOME ESPN
DIRECTOR: ING. VLADIMIR BONILLA VENEGAS
QUITO, ENERO, 2012
-
Universidad Tecnolgica Equinoccial. 2011
Reservados todos los derechos de reproduccin
-
AGRADECIMIENTOS
Yo que nunca me olvido de quien me ayudo, tengo bien presente los amigos
que son, mi padre, mi madre y el creador quien quiso para m esto y yo lo
acepto.
Escuchen mi alabanza, hoy quiero dar gracias a toda mi familia por mimarme
en la crianza a los que hoy estn y a los que siempre faltan s que arriban
en el cielo con Jah descansan, que sera de mi si no tuviera familia gracias le
doy a la mujer que me dio la vida y al hombre que puso en ella la semilla.
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AUSPICIO
La presente investigacin cont con el auspicio financiero del proyecto
Diseo e implementacin de un sistema de control para el puente gra en el
taller de mantenimiento mecnico de la empresa Repsol en el Bloque 16.,
que se ejecuta en la Empresa Repsol Ecuador acantonada en provincia de
Orellana, Bloque 16.
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i
INDICE GENERAL
1 INTRODUCCIN ......................................................................................... 1
2 MARCO DE REFERENCIA ........................................................................ 18
2.1 Estandarizacin de proteccin IP y NEMA .................................. 19
2.1.1 IP (Ingress Protection): ............................................................. 19
2.2 NEMA (National Electrical Manufacturers Association): ................. 21
2.3 Ergonoma ...................................................................................... 22
2.3.1 Riesgos laborales: .................................................................... 23
2.4 LGICA DIFUSA ............................................................................ 24
2.4.1 Teora de conjuntos difusos ..................................................... 25
2.5 SISTEMAS EMBEBIDOS ............................................................... 33
2.6 PROCESADOR DIGITAL DE SEALES (DSP) ............................. 35
2.7 SENSORES .................................................................................... 37
2.8 MOTORES ELCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA (CA) ........ 38
2.8.1 Motores monofsicos ............................................................... 41
2.8.2 Motores trifsicos ..................................................................... 41
2.8.3 Tcnicas de arranque, parada y control para motores trifsicos.
45
3 METODOLOGA ......................................................................................... 49
3.1 METODOLOGA MECATRNICA .................................................. 50
3.1.1 Anlisis de requerimientos del proyecto. .................................. 51
4 SOLUCIN MECATRNICA ..................................................................... 55
-
ii
4.1 ESTUDIO DE ESFUERZOS CORTANTES EN LOS TORNILLOS
UBICADOS EN LOS NGULOS O TOPES DE LA ESTRUCTURA. ........ 57
4.2 MODELADO DEL PUENTE GRA EN SOLIDWORKS ................. 66
4.3 SISTEMA DE MEDICIN ............................................................... 75
4.4 ACONDICIONAMIENTO DE SEALES ......................................... 75
4.5 SISTEMA DE ACTUACIN ELCTRICA ....................................... 78
4.6 ARQUITECTURA DE CONTROL ................................................... 80
4.7 SISTEMA EMBEBIDO .................................................................... 92
4.8 SIMULACIN................................................................................ 107
5 DESARROLLO DEL PRODUCTO MECATRNICO ................................ 115
5.1 CONSTRUCCIN DEL PRODUCTO MECATRNICO ............... 116
5.2 GUAS Y MANUALES DE FUNCIONAMIENTO ........................... 122
5.2.1 INTRODUCCIN ................................................................... 122
5.2.2 INFORMACIN DE SEGURIDAD .......................................... 122
5.2.2.1 Advertencia ...................................................................... 123
5.2.2.2 Precaucin ....................................................................... 123
5.2.3 IDENTIFICACIN DE PARTES ............................................. 124
5.2.3.1 Tablero de control ............................................................ 124
5.2.3.2 Botonera .......................................................................... 125
5.2.3.3 Mesa para soporte de bateras y botonera ...................... 126
5.2.4 DESCRIPCIN ...................................................................... 126
5.2.4.1 Funcin de luces de sealizacin .................................... 127
-
iii
5.2.4.2 Procedimiento de operacin del puente gra .................. 127
5.2.5 CONFORMIDAD .................................................................... 129
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 130
6.1 CONCLUSIONES ......................................................................... 131
6.2 RECOMENDACIONES ................................................................. 133
-
iv
INDICE DE ECUACIONES
Teoria de conjuntos difusos [1] ......................................................................... 26
Conjunto difuso continuo [2].............................................................................. 26
Conjunto difuso discreto [3]............................................................................... 26
Subconjunto universo [4]................................................................................... 26
Operaracion union de los conjuntos difusos [5] ................................................ 31
Operacin interseccin de los conjuntos difusos [6] ......................................... 31
Operacin complemento de los conjuntos difusos [7] ............. 31
Velocidad lineal [8] ............................................................................................ 61
Velocidad final [9] .............................................................................................. 62
Esfuerzo cortante promedio [10] ....................................................................... 65
Longitud de onda[11] ........................................................................................ 93
Voltaje de salida en el circuito integrado lm2907[12] ...................................... 103
Eleccin de la resistencia (1) en el circuito integrado lm2907[13] ................... 105
Voltaje de rizado en el circuito integrado lm2907[14] ...................................... 105
Seleccin del condensador (1) en el circuito integrado lm2907 [15] .... 105
Seleccin del condensador (2) en el circuito integrado lm2907 [16].. ..... 106
-
v
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Manejo de un puente gra .............................................................. 2
Figura 2: Configuracin peligrosa de un puente gra. ................................... 6
Figura 3: Configuracin segura de un puente gra. ....................................... 6
Figura 4: Ejemplo de temperatura, correspondiente a cualquier equipo de
medicin....................................................................................................... 27
Figura 5: Funcin de pertenencia triangular................................................. 28
Figura 6: Funcin de pertenencia tipo S. ..................................................... 29
Figura 7: Funcin de pertenencia Gaussiana. ............................................. 29
Figura 8: Funcin de pertenencia Trapezoidal. ............................................ 30
Figura 9: Estructura de un Controlador Difuso (FLC). .................................. 32
Figura 10: Sistema Embebido ...................................................................... 35
Figura 11: Caractersticas del DSC .............................................................. 37
Figura 12: Sensores retrorreflectivo Teora de funcionamiento ................... 38
Figura 13: Tipos de rotores .......................................................................... 39
Figura 14: Partes de un estator .................................................................... 40
Figura 15: Rotor de un motor AC ................................................................. 40
Figura 16: Configuracin de arranque motores trifsicos. a) Arranque tipo
tringulo b) Arranque tipo estrella ................................................................ 42
Figura 17: Control con estaciones de botones mltiples .............................. 47
Figura 18: Control de dos alambres ............................................................. 47
Figura 19: Control de tres alambres ............................................................. 48
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vi
Figura 20: Diagrama de un inversor de voltaje (1ra variante) ...................... 49
Figura 21: Diagrama de inversor de voltaje (2da variante) .......................... 49
Figura 22: Metodologa Mecatrnica ............................................................ 50
Figura 23: Diagrama de bloques del Receiver Rx. ....................................... 54
Figura 24: Diagrama de bloques del Transmiter Tx. .................................... 54
Figura 25: Componentes de un perfil estructural ......................................... 57
Figura 26: Perfil WF ..................................................................................... 58
Figura 27: Perfil HEA, HEB, HEM ................................................................ 59
Figura 28: ngulos ubicados en los extremos de los perfiles ...................... 60
Figura 29: Diagrama de cuerpo libre, cuando tiene aceleracin .................. 63
Figura 30: Modelamiento de un Puente Gra .............................................. 66
Figura 31: Partes de un Puente Gra. ......................................................... 67
Figura 32: Configuracin Viga WF ............................................................... 68
Figura 33: Tipo de Viga WF ......................................................................... 69
Figura 34: Ensamblaje del ngulo con la viga principal ............................... 70
Figura 35: Ensamblaje completo del puente ................................................ 71
Figura 36: Ensamblaje de rueda con engrane ............................................. 71
Figura 37: Bastidor del puente gra ............................................................. 72
Figura 38: Ensamblaje del carro .................................................................. 73
Figura 39: Modelamiento mecnico del puente gra ................................... 73
Figura 40: Modelo de bloques del puente gra en Matlab ........................... 74
Figura 41: Simulacin del modelo mecnico del puente gra en Matlab ..... 75
-
vii
Figura 42: Propiedades de reflexin, ngulos de reflexin(r) y de incidencia(i)
son iguales ................................................................................................... 76
Figura 43: Superficies de reflexin ............................................................... 77
Figura 44: Sensores retrorreflectivos principio de funcionamiento ............... 78
Figura 45: Modelo matemtico del puente gra ........................................... 80
Figura 46: Modelo conceptual difuso ........................................................... 82
Figura 47: Modelo de lgica difusa .............................................................. 82
Figura 48: Representacin de variables salida/entrada ............................... 83
Figura 49: Clusterizacin de la variable posicin ......................................... 84
Figura 50: Clusterizacin de la variable velocidad ....................................... 84
Figura 51: Clusterizacin de la variable sentido ........................................... 85
Figura 52: Clusterizacin de la respuesta difusa ......................................... 85
Figura 53: Definicin de las variables en Fuzzy Logic Toolbox ................. 87
Figura 54: Clusterizacin de la variable en Fuzzy Logic Controler Toolbox
..................................................................................................................... 88
Figura 55: Ventana Rule Editor Fuzzy Logic Controler Toolbox ................ 89
Figura 56: Ventana Rule Viewer Fuzzy Logic Controler Toolbox .............. 90
Figura 57: Sistema de lazo cerrado. ............................................................ 91
Figura 58: Espectro Electromagntico ......................................................... 93
Figura 59: Elementos que intervienen en Stateflow chart.......................... 98
Figura 60: Diagrama general de estados ..................................................... 99
Figura 61: Subsistema Encendido. .......................................................... 100
Figura 62: Subsistema Inicio ................................................................... 101
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viii
Figura 63: Estado Lmites ID/NS ................................................................ 101
Figura 64: Estado Movimientos .................................................................. 102
Figura 65: Configuracin del circuito integrado LM2907 ............................ 103
Figura 66: Datos iniciales para el conversor F/V ........................................ 106
Figura 67: Diagrama de bloques del modelo completo en Simulink .......... 108
Figura 68: Subsistema Motor en Simulink ............................................... 109
Figura 69: Circuito equivalente de DC motor ............................................. 109
Figura 70: Subsistema Variador en Simulink ........................................... 110
Figura 71: Bloque Solver Configuration de Simulink ............................... 111
Figura 72: Subsistema Telemando en Simulink ...................................... 112
Figura 73: Subsistema Control en Simulink ............................................. 113
Figura 74: Bloque Fuzzy Logic Controller with Ruleviewer de Simulink .. 113
Figura 75: Bloque Stateflow Chart de Simulink ....................................... 114
Figura 76: Calibracin de sensores ........................................................... 116
Figura 77: Sensor en posicin A .............................................................. 117
Figura 78: Sensor en posicin B .............................................................. 117
Figura 79: Ubicacin del equipo de comunicacin por radio frecuencia .... 118
Figura 80: Mdulo universal de conversin configurado ............................ 119
Figura 81: Placa principal (control hibrido) ................................................. 120
Figura 82: Tablero de control ..................................................................... 121
Figura 83: Botonera radio control ............................................................... 122
Figura 84: Tablero de control ..................................................................... 124
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ix
Figura 85: Botonera del mdulo telemando Tx ........................................ 125
Figura 86: Soporte de botonera ................................................................. 126
Figura 87: Botonera en operacin normal .................................................. 128
Figura 88: Pulsador Stop de la botonera ................................................... 128
Figura 89: Soporte para botonera .............................................................. 129
Figura 90: Versiones compatibles de SimMechanics. ............................. 137
Figura 91: Versiones del Software para descargar .................................... 138
Figura 92: Comando para enlazar SolidWorks con Matlab ........................ 139
Figura 93: Generacin de archivos .XML ................................................... 139
Figura 94: Archivos .XML ........................................................................... 140
Figura 95: Modelo generado en simulink simplificado ............................... 140
Figura 96: Simulacin del modelo en Matlab-SimMechanics. .................... 141
Figura 97: Diagrama de bloques para la conversin. ................................. 144
Figura 98: Bloques de configuracin. Embedded target for microchip Dspic.
................................................................................................................... 146
Figura 99: Libreras Embedded target for microchip Dspic ...................... 146
Figura 100: Bloque Output Compare de Simulink ................................... 147
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x
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Riesgos laborales asociados al puente gra .................................... 3
Tabla 2: Niveles de riesgo e impacto laborales .............................................. 4
Tabla 3: Rangos en los niveles de riesgo e impacto laboral .......................... 4
Tabla 4: Factores ambientales ....................................................................... 5
Tabla 5: Comparacin de los equipos de radiofrecuencia ............................. 9
Tabla 6: Eleccin del equipo para el acondicionamiento de la seal ........... 10
Tabla 7: Eleccin del equipo para el control ................................................ 11
Tabla 8: Eleccin del equipo para la etapa de potencia ............................... 12
Tabla 9: Eleccin de los sensores ............................................................... 13
Tabla 10: Elementos electrnicos ................................................................ 15
Tabla 11: Material mecnico ........................................................................ 16
Tabla 12: Desarrollo de software ................................................................. 16
Tabla 13: Total del desarrollo econmico .................................................... 17
Tabla 14: Estndar de proteccin IP ............................................................ 20
Tabla 15: Estndar de proteccin NEMA ..................................................... 22
Tabla 16: Tipo de sello a un motor trifsico o monofsico ........................... 43
Tabla 17: Niveles de voltaje ......................................................................... 44
Tabla 18: Caractersticas estructurales del perfil WF ................................... 58
Tabla 19: Caractersticas estructurales del perfil HEA, HEB, HEM .............. 59
Tabla 20: Propiedades mecnicas de elementos roscados de clase mtrica
..................................................................................................................... 60
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xi
Tabla 21: Datos de tiempo en el recorrido del puente gra en una distancia
de 5 metros .................................................................................................. 62
Tabla 22: Dimensiones de componentes del puente gra ........................... 68
Tabla 23: Caractersticas de los motores trifsicos ...................................... 79
Tabla 24: Caractersticas del motor trifsico ubicado en el carro ................. 79
Tabla 25: Caractersticas del motor que iza la carga ................................... 80
Tabla 26: Reglas que conformarn la base de conocimiento difuso ............ 86
Tabla 27: Frecuencias de Transicin ........................................................... 94
Tabla 28: Configuracin salida del mdulo universal de conversin .......... 118
Tabla 29: Configuracin entrada del mdulo universal de conversin ....... 119
Tabla 30: Nmero de voltios por incremento digital en el mov. Izquierda /
Derecha ..................................................................................................... 142
Tabla 31: Nmero de voltios por incremento digital en el mov. Norte / Sur 143
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xii
INDICE DE ANEXOS
ANEXO 1: INTEGRACIN DE LOS COMPONENTES MECNICO Y
ELCTRICO EN MATLAB (SIMULINK)....137
ANEXO 2: DIGITALIZACIN DE LA SEAL...142
ANEXO 3: PROGRAMA DESARROLLADO EN MATLAB (SIMULINK).145
ANEXO 4: ESQUEMA DE FUENTES148
ANEXO 5: ESQUEMA DE TAPA TABLERO DE CONTROL.149
ANEXO 6: CONEXIN DE CONECTORES TABLERO DE CONTROL..150
ANEXO 7: CONEXIN DEL RELE TABLERO DE CONTROL DIFUSO.151
ANEXO 8: ESQUEMA DE CONTROL...152
ANEXO 9: ESQUEMA DE FUERZA .....153
ANEXO 10: ESQUEMA DE PLACA PRINCIPAL.154
ANEXO 11: DIAGRAMA DE LAZO (P&ID SENSORES)....155
ANEXO 12: ESQUEMA RELES DE CONTROL 1...156
ANEXO 13: ESQUEMA RELES DE CONTROL 2...157
ANEXO 14: ESQUEMA RELES DE CONTROL 3......158
ANEXO 15: SENSOR EDS-C.159
ANEXO 16: MODULO DE CONVERSIN RED LION.......160
ANEXO 17: VARIADO DE FRECUENCIA ALTIVAR - ATV312.. .161
ANEXO 18: DSPIC33FJ128GP708-PT CON SU MCU..162
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xiii
RESUMEN
El presente proyecto de tesis presenta un sistema de frenado en base de un
control hibrido, constituido por un control basado en lgica difusa; al que se
aade un control apoyado en la mquina de estados finitos. Ambos tipos de
control guardan una estricta asociacin, ya que comparten dos parmetros
de control, como son, la posicin y la velocidad en el puente gra.
Un avance fundamental del presente estudio, se ha dado al modelar y
simular, en un entorno netamente virtual, al no poder disponer del puente
gra, dado su constante uso, operacin y la ubicacin geogrfica del taller
de mantenimiento. El desarrollo virtual ha comenzado con un nico modelo
mecnico generado en SolidWorks, el cual se ha transformado en un
modelo matemtico al llevarlo al entorno de Matlab, en donde se ha
conseguido poder simular el entorno completo que encierra al puente gra,
al permitir incluir en el modelamiento matemtico, variadores, sensores,
motores y el telemando. Adems, se ha usado el control hibrido
conjuntamente en la simulacin, logrando corregir todos los errores y
omisiones de la misma, y as evitar prdidas de tiempo y dinero en prcticas
de prueba y error ejecutadas en el mismo puente gra que afectaran el
normal funcionamiento del mismo.
Otro aspecto importante es la programacin e implementacin del control
hibrido, el cual fue tomado directamente de la simulacin y embebido en un
Microcontrolador Dspic por medio de herramientas o libreras de Matlab
evitando as prdidas de tiempo al tener que crear adicionalmente algoritmos
y cdigos en otros programas.
Cave destaca que durante el desarrollo del presente proyecto de tesis, se ha
cumplido con los parmetros de seguridad y de calidad IP y Nema, que
garantizan a los operarios del equipo su integridad fsica.
-
xiv
ABSTRACT
The crane bridges are very used for almost activities that require to lift or to
move any types of loads without any risk to both operators and for the
environment surrounding the crane bridge.
There is a big risk to move a load from one point to another, one of these has
to see with the collapse of heavy objects, which can be the machine
elements or the supporting structure, also they can cause strokes, it can be
product of moving objects, such as again loads that are transported or
machine accessories, inhalation of high toxic level, among others.
However, all the last risks have mentioned they will affect further to the
operators, while the first may be suffered by all action staff of Crane Bridge.
The Crane Bridge of Repsol-YPF company is located in block 16, the same
as that found in mechanic workshop, it presents a continuous damage by
maintenance personnel daily handling in their daily work, also it is work risk
for moving speed of the crane bridge, the command is not ergonomic
because of its size which leads to occupational hazards such as
musculoskeletal affectations, struck by moving objects they can be their own
loads, machine parts or accessories, etc., another recurring problem in the
Crane Bridge is the loss of communication between the station and the
Crane Bridge, for that reason it is spent many man hours on repairs or
remedial work, these hours could be used in daily scheduled maintenance.
In regard to speed control of Crane Bridge it will be realized by a hybrid
control combining fuzzy logic control for physical variables, ie. For the
position and to control all eventualities have been thought to implement a
control that consist by a machine of finite state, of course do not disengage
from the first part of the hybrid control
-
1 INTRODUCCIN
-
1
El taller de la empresa Repsol-YPF fue creada como una necesidad para dar
mantenimiento a la planta topic de generacin elctrica a base de crudo, la
cual se encarga de generar y suministrar energa elctrica para la extraccin,
transporte y tratamiento de crudos pesados. La energa elctrica se la
obtiene al transformar la de energa de combustin del crudo pesado, como
combustible principal en un motor de combustin interna, a energa elctrica
producida por medio de un generador elctrico acoplado al motor.
La planta topic de generacin a crudo, cuenta con 7 motores marca Wrtsil
de procedencia finlandesa, que incluye equipos auxiliares y elementos de
proteccin y control, todos los cuales requieren ser desmontados para su
mantenimiento, que debe cumplir estrictos estndares de seguridad. Para tal
efecto, el taller de mantenimiento de la empresa Repsol-YPF, cuenta con un
puente gra que puede izar hasta 2 toneladas a una altura de 3 metros, con
3 metros de luz, y una carrera longitudinal de 15 metros. Con todo, el puente
gra del taller mecnico, presenta varios problemas que se pueden englobar
en dos reas principales, daos continuos en el control del puente gra y
riesgos de trabajo que pueden afectar a todo el personal del taller de
mantenimiento.
Los daos continuos, se producen debido al tipo de mando y control que
posee el puente gra, el cual consta de una caja botonera de grandes
dimensiones y elevado peso, que se une al sistema de control, ubicado por
encima del carro transversal del mismo, por medio de un cable elctrico de
16 hilos calibre 14, que permite manejar 110 V a 2 A. El cable cae a plomada
desde el sistema de control y el operario debe estar, forzosamente, por
debajo y en las inmediaciones del carro transversal. El peso de la botonera
sumado al propio peso del cable y los tirones que se producen por la
manipulacin del operario, causan que los hilos del cable se rompan en la
salida del sistema de control y en otros puntos indeterminados. Lo cual lleva
a impedir el control total o parcial del puente gra. Otro problema se
presenta al final de las carreras longitudinal y transversal del puente gra.
Dada la velocidad que imprimen los motores, los choques entre el puente y
-
2
los topes de fin de carrera son frecuentes, provocando un latigazo en el
cable de control de la botone y un peligroso cabeceo del carro transversal.
Por el nivel de ruido al interior del taller, que bordea los 80 dB, el operario en
varias oportunidades no frena con la debida antelacin al aproximarse a los
fines de carrera y muchas veces, ni siquiera se percata de que el puente
est inmvil y sigue presionando el botn de avance, lo que ocasiona
patinaje en las ruedas de los carros y el consiguiente desgaste en el patn de
las vigas primarias y principal, que sirven de pistas a las ruedas.
En lo tocante a los riesgos de trabajo, el principal y anteriormente sealado,
es la proximidad del operario a la carga transportada, y la necesidad de
posicionarse en los alrededores inmediatamente por debajo del carro
transversal, como se muestra en la figura 1, lo que induce a potenciales
golpes y cadas. Adems, la proximidad restringe al operario en su campo de
visin, lo que comporta golpear la carga del tecle, con las personas y objetos
que se encuentran al interior del taller. Por otro lado, los problemas que se
suscitan en el cable de control, indirectamente expone al personal de
mantenimiento a diversas condiciones inseguras de trabajo, como son, la
gran altura a la que se encuentra el equipo, y las altas temperaturas debidas
a la concentracin de calor en la cubierta, las cuales oscilan entre los 36 a
45 C, las cuales merman su desempeo ptimo.
Figura 1: Manejo de un puente gra
Fuente: Repsol - YPF
-
3
Se percibe, entonces, que el mayor problema es la posicin, el tamao y el
peso de la botonera de control del puente gra, que conlleva riesgos de
trabajo por golpes y cadas, disminucin del campo de visin del operario, lo
que induce a golpear los carros del puente gra con los topes, e incremento
del dao del mismo cable por el uso. En la tabla 1, se detallan los riesgos
laborales asociados al manejo y control del puente gra
Tabla 1: Riesgos laborales asociados al puente gra
ORIGEN DIAGNSTICO CONTROL DEL
DIAGNSTICO
Durante el accionamiento
- Golpes contra obstculos durante el guiado de la carga.
- Cadas y tropiezos debido a velocidad excesiva en el desplazamiento de la carga.
- Afectaciones msculo esqueltica debidas a la dificultad de operacin por el tamao y peso de la botonera.
- Lesiones a terceros por error en la identificacin correcta de mandos en la botonera.
- Riesgo de golpes con la carga por cabeceos originados al chocar Contra los topes.
- Modificar el tamao y posicin del cable de control, con la intensin de que el operador se site sobre la va de seguridad existente.
- Reemplazar el control existente por uno ms pequeo y liviano con telemando, correctamente identificados los controles con sus movimientos.
- Implementacin de un sistema de control de avance, que impida los golpes de los carros con los topes fijos en la estructura del puente gra.
- Implementar algn tipo de arns que ayude al operario a soportar el peso del control de manera ergonmica.
Durante el mantenimiento
- Posibilidad de cadas del personal de mantenimiento desde el nivel superior del carro transversal, durante los trabajos de reparacin del puente, debido a la rotura del cable elctrico.
- Modificar posicin y la forma de salida del cable de control.
- Reemplazar el control existente por uno que no requiera del uso del cable.
-
4
Por lo expuesto en la tabla 1, es necesario el modificar la manera actual de
operacin del puente gra, buscando una solucin apropiada que permita la
facilidad de operacin, libertad de movimiento, campo visual amplio y que
minimice las operaciones de mantenimiento preventivo y elimine las de
mantenimiento correctivo.
Cabe resaltar, que la propia empresa REPSOL-YPF, ha valorado la
seguridad del operario del puente gra en el rea de los talleres mecnicos,
valindose del instrumento ADR (Anlisis De Riesgos) el cual analiza y
pondera los riesgos que existen en cada orden de trabajo (OT), tal como se
muestra en la tabla 2.
Tabla 2: Niveles de riesgo e impacto laborales Fuente: Repsol - YPF
La valoracin se obtiene de la tabla 3, en donde constan los rangos en los
cuales se encuentran las variables de consecuencia y probabilidad, a saber
de 1 a 4, siendo para el valor de 1 baja incidencia, y para el valor de 4 muy
alta incidencia; como se muestra en las tabla 3.
Tabla 3: Rangos en los niveles de riesgo e impacto laboral
Fuente: Repsol - YPF
-
5
Del anlisis anterior, la propia empresa ve la necesidad de modificar el modo
de operacin del puente gra al interior del taller de mantenimiento, puesto
que se encuentra en un nivel de operacin No Tolerable. La justificacin de
la empresa para el continuo uso del puente gra, se basa en la adicin de un
auxiliar junto al operario, que asiste con ayuda visual y gua por medio de
seas no convencionales, dado el alto nivel de ruido al interior del taller. Si
bien sta solucin logra disminuir los riesgos de trabajo y daos a la carga
en sus alrededores, no logra disminuir las incidencias en el mantenimiento
correctivo y dispone de una persona extra que bien puede ser utilizada en
otras reas del mismo taller de mantenimiento mecnico.
Puesto que el horario de trabajo es muy exigente en el rea de talleres de la
empresa REPSOL-YPF, tenindose que cumplir 12 horas diarias durante 7
das a la semana, en turnos de 14 das, y que, adems, los factores
ambientales son extremos segn se puede observar en la tabla 4; la solucin
propuesta por la empresa, no es la ms conveniente, debido al posible
agotamiento en el operador y en el auxiliar del puente gra que trae como
consecuencia los problemas antes citados.
Tabla 4: Factores ambientales
Mnimo Normal Mximo
Temperatura 22 28 C 30 37 C 40 46 C
Humedad 75 % 78 % 80 87 %
Ruido 70 dB 80 dB 120 dB
El presente trabajo, busca dar solucin completa a todos los problemas
detectados, sin buscar soluciones parche, que lo nico que hacen es
disminuir algunas incidencias, pero aumentar otros potenciales peligros de
riesgos de trabajo. La idea principal, cae en la condicin de redisear el
sistema de control, de tal manera que, el mismo operario, sea capaz de
controlar todos los mandos del puente gra, sin depender de ayudas
-
6
externas, adems de que pueda movilizarse por la va de seguridad,
atendiendo a todos los posibles obstculos que se interpongan con el libre
transporte de la carga.
Toda vez que se ha propuesto a los directivos de la empresa REPSOL-YPF,
la sustitucin del control cableado por otro tele-mandado; cuyas ventajas se
pueden observar en las figuras 2 y 3, las cuales muestran el modo inseguro
de operar el puente gra, con un mando conectado con cable, y por otro
lado, la manera correcta de hacerlo con ayuda del telemando; la decisin de
aprobar y apoyar econmica y logsticamente se ha dado, por considerarse
una solucin innovadora de alcance completo y ventajoso, puesto que, se
puede escalar e implementar a otras tareas, mquinas y operaciones que
tengan similares caractersticas de trabajo No Tolerable.
Figura 2: Configuracin peligrosa de un puente gra.
Figura 3: Configuracin segura de un puente gra.
-
7
Por todo lo anteriormente expuesto, es necesario dar respuesta a la
siguiente pregunta: Es posible disminuir los ndices de valoracin de riesgo
laboral actual mediante control inalmbrico?
Objetivo General:
El objetivo general del presente proyecto de tesis es el siguiente:
- Disear e implementar un sistema de control difuso y comunicacin
inalmbrica entre la botonera y el puente gra, en el taller de
mantenimiento mecnico de la empresa Repsol en el bloque 16.
Objetivos Especficos:
Los objetivos especficos que se buscan alcanzar con este proyecto son:
- Analizar y definir los requerimientos del sistema a ser controlados
mediante la lgica difusa.
- Disear con lgica difusa el control de los movimientos transversal y
longitudinal del puente gra.
- Disear e implementar el esquema de operacin, las reglas de
control y el acondicionamiento de seal que se enviar al control
difuso.
- Implementar un sistema de telemando entre la botonera y el puente
gra.
La finalidad de este proyecto de tesis, es desarrollar una solucin prctica en
la cual se reduzca los riesgos laborales al manejar el puente gra en el taller
de mantenimiento mecnico de la empresa Repsol, por medio del control de
variables fsicas tales como posicin, desplazamiento y eventualidades
propias del sistema, para lo cual se utilizar un control hibrido entre lgica
difusa y la mquina de estados finitos, que permita los siguientes alcances:
- Se investigar cuales parmetros son susceptibles de controlar por
medio de la lgica difusa, para que cumplan los requisitos de las
-
8
normativas NEMA, IP y A Prueba de Explosivos, que se detallan en
el Anexo 15, Anexo 16, Anexo 17, Anexo 18.
- Se establecer los rangos de velocidad en lgica difusa (Rpida,
Media, Parada), en funcin de la posicin (Cerca, Centro, Lejos) del
carro, tanto para el trayecto longitudinal como transversal, referida a
una posicin dispuesta.
- Se investigar las eventualidades que intervienen en el sistema del
puente gra, para determinar el esquema y las reglas de operacin a
ser programadas por medio de una Mquina de Estados Finitos.
- Se modelar el puente gra en un software de diseo 3D, con la
intencin de simular su control en un entorno matemtico, que
permitir observar el funcionamiento y realizar las modificaciones
necesarias.
- Se implementar el programa del control hbrido en un Dspic y el
sistema de control inalmbrico, que proporcionar algunas
eventualidades para el control con lgica difusa del puente gra.
En la tabla 7, tabla 8, tabla 9, tabla 10, y la tabla 11, se muestra los datos de
factibilidad tcnica del presente proyecto de tesis. En las mismas, se realiza
una comparacin de las ventajas y desventajas de diferentes opciones de
instrumentos que pueden cumplir las tres normativas: IP, NEMA, y Aprueba
de Explosivos, para cada una de las etapas mostradas en la figura 23.
-
9
Tabla 5: Comparacin de los equipos de radiofrecuencia
Comunicacin
Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin
Telemando
S AGA1-L10
Rango de frecuencia
(310/331)MHz y (425/446)MHz
Distancia de alcance sobre los
100 metros
Temperatura tolerable (-35/70)C
Cumple con la norma IP65
Tx: Modulacin FM
Alimentacin pilas AA
Madias (LxBxH)
(163x93x45)mm
Peso 275g con pilas
Rx: Alimentacin (12/24)dc
(24/48/110/230/400)ac a 50/60
Hz
Rels 10A/250Vac; 15A/12Vdc
Medidas (LxBxH)
(161x74x52)mm
Peso 1.4kg sin cable
Peso ligero
Dimensiones
compactas
Equipo no es
aprueba de
explosivos
No posee
indicadores
visuales
Telemando
XD Series
Equipo aprueba de explosiones
Rango de frecuencia
(433/434)MHz y (869)MHz
Temperatura tolerable
(-30/100)C
Cumple con la norma IP65
Tx: Funcin dead man
Indicadores visuales
Alimentacin batera recargable
Lion
Madias (LxBxH)
(232x82x64)mm
Peso 400g con pilas
Rx:
Alimentacin (12/24)dc
(24/48/115/230)ac a 50/60 Hz
Rels 8A/250Vac; 8A/12Vdc
Medidas (LxBxH)
(280x370x180)mm
Peso 20kg sin cable
Equipo aprueba de
explosivos
Posee indicadores
visuales
Posee funcin dead
man
Posee ms canales de
radiofrecuencia
Posee rels extras de
seguridad
Peso considerable
Ms grande en
sus dimensiones
x
-
10
Se utilizar el Telemando XD Series porque es un equipo aprueba de
explosivos.
Tabla 6: Eleccin del equipo para el acondicionamiento de la seal
Acondicionamiento de la seal
Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin
IAMA de red
lion control
Alimentacin (11 a 36)Vdc o 24Vac
50/60Hz
Ajustable con DIP Switch
Seales mximas en Input (110mA)
(1-100)Vdc
Proteccin con diodos supresores
Resolucin 0.006% full scale input,
output
Temperatura de operacin (-20/65)C
Humedad Max 80%
Mejor resolucin
(dependiendo de Hz
en la entrada)
Un solo voltaje de
polarizacin
Se necesita una
salida PWM del pic,
utilizando solo una
salida
x
DAC 080x
National
semiconductor
Rango de temperatura (-65 hasta
150)C
Alimentacin (+-18 hasta 36)Vdc
Max corriente input 5mA
Resolucin 8 bit
Pobre
resolucin
solo 8 bit
Se necesita
polarizarse
con voltaje
negativo
Se necesitan 8
pines del pic
LM2907
National
semiconductor
Convertidor de frecuencia a voltaje
Alimentacin 28Vdc
Corriente Max 25mA
Temperatura de operacin (-65 hasta
150)C
Mejor resolucin
(dependiendo de Hz
en la entrada)
Un solo voltaje de
polarizacinSe
necesita una salida
PWM del pic,
x
La etapa de acondicionamiento de las diferentes seales que se manejan en
el proyecto se realizara con el circuito integrado LM331 de National
Semiconductor, y con el dispositivo IAMA de Red Lion por tener una
resolucin muy buena la cual depende de la frecuencia de entrada.
-
11
Tabla 7: Eleccin del equipo para el control
Control
Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin
DSP56855
freescale
Alimentacin Max de 3.3Vdc
Corriente Max 120mA
Temperatura soportada
(-65 hasta 150)C
Rango de frecuencia hasta 120MHz
Numero Max de puertos 100
Tipo de comunicacin: 2 interfaces
de comunicacin serial
No resiste
mucha
temperatura
Difcil
accesibilidad
Software de
programacin
muy complicado
Muy costoso
dsPICFJ128
GP710 de
microchip
Alimentacin Max 3.3Vdc
Corriente Max 4mA
Temperatura soportada (-65 hasta
150)C
Rango de frecuencia (12 hasta
80)MHz
Numero Max de puertos
Numero mx. de I/O (85)
Comunicacin ente dispositivos
protocolo SPI/I^2/UART/
10 o 12Bit ADC 32 input
Se puede manejar
pines que acten
independientemente al
mismo tiempo
Polarizacin con
menos voltaje
Menor tamao
Resistencia a mayor
temperatura
x
En cuanto a la etapa de control se utilizara un dsPICFJ128GP710 de
Microchip por tener mayor capacidad de almacenamiento y poder manejar
salidas independientemente.
-
12
Tabla 8: Eleccin del equipo para la etapa de potencia
Potencia
Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin
Altivar 312
Schnider
Electric
Cumple con las normas
IP00,IP64, NEMA1EB, IP54
Entradas digitales programables
8
Entradas anlogas 2
programables
Comunicacin modbus,
deviaceNet, LonWorks, Interbus,
Profibus
Dimensiones (395x90x250)
Mucho ms pequeo
Indicadores visuales
Fcil de programar
Mayor nmero de
entradas digitales
Entradas de pulsos
Entradas anlogas
programables
Cumple con ms
estndares de seguridad
industrial
X
Variadores
BPX,
electronical
control for
industry
Cumple normas estndares
IP20/IP00
Entras anlogas 1
Entradas digitales 4, 2
configurables
Comunicacin modbus,
deviaceNet, Ethernet TCP/IP,
Fipio, Profibus DP
Dimensiones (400x670x300)
Indicadores visuales
Difcil de
programar
Pocas entradas
digitales
Gran tamao
Para los motores o la etapa de potencia se utilizar los variadores Altivar 312
de Schnider Electric porque posee un lenguaje sencillo y fcil de utilizar.
-
13
Tabla 9: Eleccin de los sensores
Sensores
Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin
Sensor LT3
de Banner
Alimentacin (12 a 24)Vdc
Distancia de deteccin (0.5 a 50)
metros con la ayuda de un blanco
Salida analgica de (0-10)Vdc y (4-
20)mA
Cumple con normas de seguridad
industrial IP67 y NEMA 6
Respuesta de medicin 50 ms
Temperatura de trabajo (0 a 50)C
Humedad mxima 90%
Dimensiones (103x87x36)mm
Ms pequeo
Cumple con ms
normas de
seguridad industrial
El alcance
disminuir a
medida que el
sensor se caliente.
Se programa en la
pantalla del
display en el
sensor
EDS-C de
Dimetrix
Rango de medida (0.005 hasta 30)
metros
Precisin de 3mm
Temperatura de funcionamiento (-10
hasta 50)C
Humedad mxima 90%
Proteccin industrial IP 65 y caja de
metal
Alimentacin 24Vdc
Salida anloga (4/20)mA
Indicadores visuales
Software de entrenamiento
Dimensiones (106x62x45)mm
Peso 280g
Mayor resolucin
Solo tiene salida
anloga
Rango programable
No tiene zona
muerta de medida
Ms preciso
X
Los sensores que mejor se adaptan a las necesidades el proyecto son EDS-
C de Dimetrix los cuales tienen un alcance y resolucin muy altos.
-
14
Para la viabilidad econmica se tom en cuenta que los tableros de control y
soportes para sensores, se realizarn con materiales existentes en la
empresa, en el rea de mantenimiento mecnico, la parte electrnica de
control y de comunicacin por radio frecuencia se importarn, ya que en
Ecuador no se dispone de este equipo con la robustez necesaria. En cuanto
al software para la simulacin y programacin del Dspic se utilizar las
computadoras con licencias adquiridas por la universidad y la programacin
de los variadores se utilizar el programa recomendado por el fabricante, el
mismo que es de uso libre.
En todas las tablas la moneda a utilizar son dlares americanos
- Diseo elctrico
Los diagramas electrnicos del circuito principal de control difuso se los
muestra en el Anexo 10, los diagramas electrnicos de los circuitos de rels
de control se los detalla en el Anexo 12, Anexo 13, Anexo 14.
Los diagramas el tablero de control se los define en el Anexo 4, Anexo 5,
Anexo 6, Anexo 7, Anexo8, Anexo 9.
El diagrama de lazo de los sensores retrorreflectivos se muestra en el Anexo
11.
-
15
Tabla 10: Elementos electrnicos
Descripcin Cant. (USD) V. Unitario
(USD) V. Total (USD)
Sensor Retrorreflectivo EDS-C 4 957,65 3830,60
Cable N: 500205 / EDSC DIMETRIX 4 48,15 192,60
Variador frecuencia motores trifsicos ALTIVAR-312 SCHNIDER ELECTRIC
2 139,64 139,64
Variador frecuencia motores trifsicos ALTIVAR-314 SCHNIDER ELECTRIC
1 517 1034
Telemando XD SERIES transmisor 1 2871,58 2871,58
Telemando XD SERIES receptor 1 3561,90 3561,90
Kit 48 black labels, Jay Electronic 1 49,33 49,33
Power Sopply, Siemens, modelo 6EP1 1 88,07 88,07
Microcontrolador DspicPICFJ128GP710 de Microchip
24,50 24,50
Universal signal conditioning modle IAMA de red Lion
4 286,5 1146
LM2907 National semiconductor 2 3,80 7,6
Resistencia 20 0.20 4
Capacitores 10 0.40 4
Luces tipo licuadora 1 15 15
Pulsadores 2 0.45 0,9
Borneras (2) 10 0.56 5,6
Borneras (3) 5 0.70 3,5
Regulador de voltaje (7805) 2 2,10 4,2
Regulador de voltaje (1117T) 2 2.10 4,2
Reles 18 1,20 21,6
Leds 3 0.45 1,35
Espadines hembra (2) 4 1.05 4,2
Elaboracin de tarjeta 1 40,55 40.55
TOTAL (USD)
13014,37
-
16
- Diseo mecnico
Tabla 11: Material mecnico
Descripcin Cant. (USD)
V. Unitario (USD)
V. Total (USD)
Mano de obra de (departamento mecnico,
soldadura e instrumentacin)
3 150 450
Otros elementos 1 300 300
TOTAL (USD) 750
- Desarrollo de software
Tabla 12: Desarrollo de software
Descripcin Cant. (USD)
V. Unitario (USD)
V. Total (USD)
Salid Works 1 0 0
Licencias para programacin de Dspic en Matlab 3 66,66 199,98
TOTAL (USD) 199,98
El valor 0 USD tanto unitario como total de la licencia en SolidWorks, se
debe a que se utiliza las computadoras de la universidad, es decir la
universidad adquiri todas las licencias para el uso del software.
-
17
Tabla 13: Total del desarrollo econmico
Descripcin V. Total (USD)
Desarrollo electrnico 13014,37
Desarrollo mecnico 750
Desarrollo de software 199,98
TOTAL (USD) 13964,35
-
2 MARCO DE REFERENCIA
-
19
En el siguiente captulo se describir la sustentacin cientfica con la cual se
implement el proyecto de tesis descrito a lo largo de este documento.
Por la ubicacin de la empresa en un ambiente agresivo, se encuentra
factores ambientales tales como la humedad, temperatura y ruido como se
muestra en la tabla 3. Todos los equipos y elementos a utilizarse debern
resistir los parmetros mximos que aqu se exponen. Y debern cumplir
ciertos parmetros de seguridad normados por los Estndares de proteccin
"IP" y "NEMA"
2.1 Estandarizacin de proteccin IP y NEMA
Los equipos diseados para trabajo en ambientes hostiles deben cumplir con
ciertos estndares que aseguren su robustez y permitan a la gente saber
hasta dnde pueden llegar en su utilizacin. Para saber si un equipo, tal
como una terminal porttil, un indicador de peso, un lector de cdigo de
barras o un monitor son los adecuados para una aplicacin que funcionar
bajo condiciones extremas, es necesario revisar sus especificaciones
mecnicas, donde generalmente encontraremos grados IP, NEMA o IEC. A
continuacin se explican brevemente los fundamentos de stos estndares
(Nema_IP TEC Electrnica, 2012).
2.1.1 IP (Ingress Protection):
(Nema_IP TEC Electrnica, 2012), presenta que el sistema de clasificacin
IP proporciona un medio de clasificar el grado de proteccin de slidos
(como polvo) y lquidos (como agua) que el equipo elctrico y gabinetes
deben reunir. El sistema es reconocido en la mayora de los pases y est
incluido en varios estndares, incluyendo el IEC 60529.
Los nmeros IP son frecuentemente indicados en gabinetes, conectores, etc.
El tercer dgito, referente a la proteccin contra impactos mecnicos es
generalmente omitido. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
-
20
As, por ejemplo, una terminal con IP-64 est totalmente protegida contra la
entrada de polvo y contra rocos directos de agua de todas las direcciones.
Como se muestra en la tabla 14.
Tabla 14: Estndar de proteccin IP Primer Nmero
Proteccin contra slidos
Segundo Nmero Proteccin contra
lquidos
Tercer Nmero Proteccin contra
impactos mecnicos
0 Sin proteccin
0 Sin proteccin 0 Sin proteccin
1
Proteccin contra objetos slidos de ms de 50mm
1
Protegido contra gotas de agua que caigan verticalmente
1
Proteccin contra impactos de 0,225 joule
2
Proteccin contra objetos slidos de ms de 12mm
2
Protegido contra rocos directos a hasta 15vertical
2
Proteccin contra impactos de 0,375 joule
3 Proteccin contra objetos slidos de ms de 2.5mm
3 Protegido contra rocos directos a hasta 60vertical
3 Proteccin contra impactos de 0,5 joule
4
Proteccin contra objetos slidos de ms de 1mm
4
Protegido contra rocos directos de todas las direcciones entrada limitada permitida
4
Proteccin contra impactos de 2.0 joule
5
Proteccin contra polvo entrada limitada permitida 5
Protegido contra chorros de agua a baja presin de todas las direcciones entrada limitada permitida
5
Proteccin contra impactos de 6.0 joule
6
Totalmente protegida contra polvo
6
Protegido contra fuertes chorros de agua a de todas las direcciones entrada limitada permitida
6
Proteccin contra impactos de 20.0 joule
7
7 Protegido contra los efectos de la inmersin de 15cm - 1m
7
8
8 Protegido contra largos perodos de inmersin bajo presin
8
-
21
2.2 NEMA (National Electrical Manufacturers Association):
Este es un conjunto de estndares creado, como su nombre lo indica, por la
Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos (E.U.). Los estndares ms
comnmente encontrados en las especificaciones de los equipos son los
siguientes: (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
- NEMA 4:
Sellado contra el agua y polvo. Los gabinetes tipo 4 estn diseados
especialmente para su uso en interiores y exteriores, protegiendo el equipo
contra salpicaduras de agua, filtraciones de agua, agua que caiga sobre
ellos y condensacin externa severa. Son resistentes al granizo pero no a
prueba de granizo (hielo). Deben tener ejes para conductos y para conexin
sellada contra agua a la entrada de los conductos y medios de montaje
externos a la cavidad para el equipo. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
- NEMA 4X:
Sellado contra agua y resistente a la corrosin. Los gabinetes tipo 4X tienen
las mismas caractersticas que los tipo 4, adems de ser resistentes a la
corrosin. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
- NEMA 12:
Uso industrial. Un gabinete diseado para usarse en industrias en las que se
desea excluir materiales tales como polvo, pelusa, fibras y filtraciones de
aceite o lquido enfriador. El resto de los tipos de NEMA pueden
denominarse a grandes rasgos como se muestra en la tabla 15 a
continuacin. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
-
22
Tabla 15: Estndar de proteccin NEMA
Fuente: (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)
Tipo 1 Para propsitos generales
Tipo 2 A prueba de goteos
Tipo 3 Resistente al clima
Tipo 3R Sellado contra la lluvia.
Tipo 3S Sellado contra la lluvia, granizo y polvo
Tipo 5 Sellado contra polvo
Tipo 6 Sumergible
Tipo 6P Contra entrada de agua durante sumersiones prolongadas a una profundidad limitada
Tipo 7 (A,B,C o D)* Locales peligrosos, Clase I equipos cuyas interrupciones ocurren en el aire
Tipo 8 (A,B,C o D)* Locales peligrosos, Clase I - aparatos sumergidos en aceite
Tipo 9 (E,F o G)* Locales peligrosos, Clase II
Tipo 10 U.S. Bureau of Mines a prueba de explosiones (para minas de explosin con gas)
Tipo 11 Resistente al cido o a gases corrosivos sumergidos en aceite
Tipo 13 A prueba de polvo
2.3 Ergonoma
(Ergonoma, 2012), menciona que es el estudio del trabajo en relacin con el
entorno (el lugar de trabajo) y con quienes lo realizan (los trabajadores). Se
utiliza para determinar cmo disear o adaptar el lugar de trabajo al
trabajador a fin de evitar distintos problemas de salud y de aumentar la
eficiencia. En otras palabras, para hacer que el trabajo se adapte al
trabajador en lugar de obligar al trabajador a adaptarse a l. Un ejemplo
sencillo es alzar la altura de una mesa de trabajo para que el operario no
-
23
tenga que inclinarse. Para el presente proyecto de tesis se identifica los
siguientes riesgos ergonmicos:
Manejo de cargas - AFECTACIN MSCULO ESQUELTICA
2.3.1 Riesgos laborales:
Segn el estudio realizado por personal mdico de la empresa Repsol YPF
concluye que los riesgos laborales son aquellos que se producen por el
trabajo y se manifiesta a travs de accidentes y de enfermedades
profesionales, cuyos efectos pueden generar situaciones de invalidez
temporaria o permanente, y cuyas consecuencias pueden variar entre la
curacin, la huella de alguna secuela, e inclusive la posibilidad de que la
persona muera.
Es la probabilidad de que suceda un evento, impacto o consecuencia
adversos. Se entiende tambin como la medida de la posibilidad y magnitud
de los impactos adversos, siendo la consecuencia del peligro, y est en
relacin con la frecuencia con que se presente el evento. (Repsol YPF
2000)
Es una medida de potencial de prdida econmica o lesin en trminos de la
probabilidad de ocurrencia de un evento no deseado junto con la magnitud
de las consecuencias. (Repsol YPF 2000)
En el uso del puente gra se identifica los siguientes riesgos laborales:
- Cadas al mismo nivel TRAUMATISMO
- Cadas de objetos TRAUMATISMO
- Golpeado por objetos TRAUMATISMO
- Golpeado contra objetos o equipos. TRAUMATISMO
- Choque contra elementos mviles TRAUMATISMO
- Choque contra objetos o estructura fija TRAUMATISMO
- Proyeccin de partculas - AFECTACIN A LA VISTA
-
24
El puente gra de la empresa Repsol se ver mejorado al controlar la
velocidad en cuanto al desplazamiento horizontal y vertical de los 3 motores
trifsicos que lo comandan, este control de velocidad horizontal y vertical
disminuir los riesgos laborales a ndices tolerables o nulos de accidentes de
trabajo.
Al controlar y disminuir la velocidad del puente gra se quitara unos topes de
goma que se encuentran al final del trayecto lo que provocaba un choque
contra los topes, esto induca el desgaste de la viga por friccin de las llantas
del puente gra contra la viga, en cuanto al transporte de material o
elementos pesados en taller los operarios tendrn una mejor visin de su
entorno evitando golpes con diferentes tipos de obstculos, ya que el puente
gra contara con un sistema de telemando por ser ms seguro y cmodo
para el traslado del equipo.
2.4 LGICA DIFUSA
Segn el estudio de Passino M, y Rahmani B, 2008, concluyeron que lgica
difusa es una tcnica diseada para imitar el comportamiento humano (los
humanos razonan eficientemente con definiciones difusas o vagas). Esta
tcnica fue concebida para capturar informacin vaga e imprecisa. La lgica
difusa trata de crear aproximaciones matemticas para la resolucin de
ciertos tipos de problemas y producir resultados exactos a partir de datos
imprecisos, por lo cual es particularmente til en aplicaciones electrnicas.
Los controles difusos son tpicamente utilizados cuando el proceso a
controlar es muy complejo, no-lineal y su modelo matemtico no es fcil de
obtener. Por lo que se hace uso de la informacin (o experiencia) disponible
acerca de la planta a controlar, dicha experiencia se puede conjugar
mediante un conjunto de reglas de control, las cuales expresen la
informacin de forma resumida. (Rahmani et al. 2008)
Entre las ventajas de los controles difusos, radica en que son menos
sensibles a cambios de parmetros o perturbaciones, esto es, comparando
-
25
los controles convencionales con el control difuso se encuentra que es ms
robusto que el tradicional PID. (Rahmani et al. 2008)
Adems, tiene la ventaja de que sus parmetros pueden actualizarse de
manera sencilla si los puntos de operacin de la planta cambian. En muchos
casos, inclusive un operador no especializado en control puede generar la
base de reglas de control, esto se debe a que no es difcil de generar las
reglas de la base de conocimiento, ya que las reglas emplean variables
lingsticas en vez de variables numricas. (Rahmani et al. 2008)
Dada su exitosa facilidad, es posible encontrar el control difuso en
aplicaciones como control de sistemas (control de trfico areo y
automovilstico, lavadoras, compuerta de presas hidroelctricas, etc.),
prediccin y automatizacin, reconocimiento de patrones (seguimiento de
objetos con cmaras de video, reconocimiento de huellas digitales, etc.) y
sistemas de conocimiento (bases de datos, sistemas expertos). (Rahmani et
al. 2008)
2.4.1 Teora de conjuntos difusos
Gracias a las aportaciones cientficas de Alciatore G, 2008, la teora de
conjuntos clsica se puede ejemplificar con un elemento x, el cual
pertenezca o no a un conjunto A, con esta idea se entiende que se trata de
una teora de conjunto bivalentes. El grado de pertenencia a un conjunto
solo puede ser respectivamente 1 o 0. Consecuentemente, con la teora
de conjuntos clsica es muy difcil expresar la imprecisin de un concepto,
en otras palabras, con un conjunto clsico no se puede expresar de forma
computacional conceptos como pequeo, mediano y grande porque
estos conceptos se asocian a las cosas con ms grados de pertenencia que
0 o 1.
-
26
- Conjunto difuso
Un conjunto difuso se define matemticamente como:
= { , ( )| } Ecuacin [1]
Dnde: : [0,1] es la funcin de pertenencia, ( ) es el grado de pertenencia de la variable " " y U es el dominio de la aplicacin, llamado en trminos difusos el Universo en Discurso. Visto de otra forma, entre ms
cerca est A del valor 1, mayor ser la pertenencia del objeto x al
conjunto A. (Alciatore G, 2008)
Para el caso en el que U es continuo, un conjunto difuso A se puede
representar como: (Alciatore G, 2008)
= ( ) Ecuacin [2] Ahora, para el caso en que U es discreto, el conjunto difuso A se puede
representar como: (Alciatore G. 2008)
= ( ) Ecuacin [3] Algunos de los conceptos de los conjuntos difusos ms utilizados son los
siguientes
Soporte: El soporte de un conjunto difuso A, es el subconjunto de U para
cuyos componentes. (Alciatore G, 2008) ( ) > 0 Ecuacin [4] Punto de cruce: En particular el elemento x de U para el cual = 0.5 se le denomina punto de cruce. (Alciatore G, 2008)
Singletn: un conjunto difuso cuyo soporte consta de un solo elemento de
U y que adems = 1 se le llama Singletn. (Alciatore G, 2008)
-
27
- Funcin de Pertenencia:
(Passino M, 1998), concluy que un conjunto difuso puede representarse
tambin grficamente como una funcin, especialmente cuando el universo
en discurso U (o dominio) es continuo (no discreto). En la Figura 4, se
muestra el concepto de temperatura alta, en donde la abscisas (eje X) es el
universo en discurso U y la ordenada (eje Y) son los grados de pertenencia
en el intervalo.
Figura 4: Ejemplo de temperatura, correspondiente a cualquier equipo de medicin
- Tipos de funciones de pertenencia:
(Passino M, 1998), concluy que para cualquier funcin de pertenencia es
recomendado el uso de funciones simples, esto es, se busca simplificar los
clculos matemticos y no perder exactitud, ya que precisamente se est
definiendo un concepto difuso. Esto puede llevar a tomar decisiones como
las de concepto, contexto, y aplicacin a la cual se vaya aplicar la funcin de
pertenencia. A continuacin se muestran las funciones de pertenencia ms
comunes:
- Triangular:
(Rahmani B, 2008), concluy que la funcin triangular es adecuada para
modelar propiedades con un valor de inclusin distinto de 0 para un rango
de valores estrecho en torno a un punto m
-
28
Se ilustra en la Figura 5, definido por sus lmites inferior a y superior b, y
el valor modal m, tal que (a < m < b).
Figura 5: Funcin de pertenencia triangular
=0( ) ( ) ( , )( ) ( ) ( , )0
- Funcin tipo S:
(Rahmani B, 2008), en su estudio concluy que la funcin tipo S resulta
adecuada para modelar propiedades como grande, mucho, positivo, entre
otras. Se caracteriza por tener un valor de inclusin distinto de 0 para un
rango de valores por encima de cierto punto a, siendo 0 por debajo de a
y 1 para valores mayores de b. Su punto de cruce (valor 0.5)
es = ( + ) 2 ; y entre los puntos a y b es de tipo cuadrtico (suave).
-
29
Se puede definir como en la figura 6.
Figura 6: Funcin de pertenencia tipo S.
= 0
- Funcin Gaussiana:
(Rahmani B, 2008), concluy que la funcin Gaussiana tiene forma de
campana, y resulta adecuada para los conjuntos definidos en torno a un
valor m, como medio, normal, cero, puede definirse tambin utilizando
expresiones analticas exponenciales o cuadrticas, como la bien conocida
campana de Gauss. Como se ve en la figura 7.
Figura 7: Funcin de pertenencia Gaussiana. = ( )
-
30
- Funcin Trapezoidal:
(Vasantha W, 2003), en su estudio concluy que esta funcin se define por
cuatro puntos (a, b, c, d). Esta funcin es 0, para valores menores de a y
mayores que d, vale 1 entre [b, c], y toma valores en [0,1] entre [a, b], y
entre [c, d].
(Vasantha W, 2003), Se utiliza habitualmente en sistemas de lgica difusa
sencilla, pues permite definir un conjunto difuso con pocos datos, y calcular
su valor de pertenencia con pocos clculos, estos se emplea comnmente
en sistemas basados en microprocesadores, observamos la funcin
trapezoidal en la sig. Figura 8.
Figura 8: Funcin de pertenencia Trapezoidal.
=0
- Operaciones con conjuntos difusos:
En el estudio realizado por (Vasantha W, 2003), para los subconjuntos
difusos demostr que se les puede realizar operaciones entre ellos.
Al aplicar un operador sobre un solo conjunto difuso se obtiene otro conjunto
difuso; de la misma manera al combinar dos o ms subconjuntos mediante
alguna operacin, se obtendr otro conjunto. (Vasantha W, 2003)
-
31
Existen tres operaciones bsicas de conjuntos difusos:
- Unin: = { ( ), ( )} [5] - Interseccin: = { ( ), ( )} [6]
- Complemento:
= ( ) [7]
- Controlador Difuso:
En el estudio realizado por (Garcia L, 2009), concluye que los sistemas
expertos de control difuso basados en reglas, conocidos como controladores
difusos o FLC (Fuzzy Logic Controler), la cual es la aplicacin ms extendida
de la lgica difusa.
El controlador difuso de la Figura 9, est constituido por 4 principales
componentes, dicha estructura fue desarrollada por Lee, en 1990, estos son:
la base de conocimiento, sistemas de codificacin, sistemas de inferencia y
sistemas de decodificacin. (Garcia L, 2009)
-
32
Figura 9: Estructura de un Controlador Difuso (FLC).
- Sistema de Codificacin (Fuzzificacin):
(Garcia L, 2009), concluy que el bloque en que cada variable de entrada se
asigna un grado de pertenencia a cada uno de los conjuntos que se ha
considerado mediante las funciones caractersticas asociadas a estos
conjuntos difusos.
Las entradas a este bloque son valores concretos de variables de entrada y
las salidas son los grados de pertenencia a los conjuntos difusos
considerados. (Garcia L, 2009)
- Base de Reglas:
(Garcia L, 2009) demostr que la base de reglas contiene el conocimiento
asociado al dominio de la aplicacin y los objetivos del control. Dicha base
est formada por una base de datos y un conjunto de reglas difusas de
control.
La base de conocimientos debe cumplir con dos objetivos fundamentales: el
primero es proveer las definiciones necesarias para definir las reglas
lingsticas de control y la manipulacin de informacin difusa en un control
-
33
difuso, y la segunda almacena los objetivos y polticas de control (Garcia L,
2009).
- Dispositivo de Inferencia Difusa:
Bloque mediante el cual los mecanismos de inferencia relacionan los
conjuntos difusos de entrada y salida, las que representan reglas que
definen el sistema. (Garcia L, 2009)
Las entradas a este bloque son conjuntos difusos (grados de pertenencia) y
las salidas son tambin conjuntos difusos, asociados a la variable de salida.
(Garcia L, 2009)
- Sistema de Decodificacin (Defuzzificacin):
Bloque en el cual a partir del conjunto difuso obtenido en el mecanismo de
inferencia y mediante los mtodos matemticos de defuzzificacin, se
obtiene un valor concreto de la variable de salida, es decir el resultado.
(Garcia L, 2009)
2.5 SISTEMAS EMBEBIDOS
(Bishop R, H, 2008), en su estudio concluy que los sistemas embebidos
son sistemas de computacin diseados para realizar una; o algunas
funciones dedicadas en tiempo real. Los sistemas embebidos se utilizan
para usos muy generales a los que se suelen someter a las computadoras
personales. En un sistema embebido la mayora de los componentes se
encuentran incluidos en la placa base de la tarjeta de vdeo, audio, mdem,
etc; aunque muchas veces los dispositivos no lucen como computadoras,
por ejemplo relojes de taxi, registradores, controles de acceso entre otras
mltiples aplicaciones.
Por lo general los sistemas embebidos se pueden programar directamente
en el lenguaje ensamblador del Microcontrolador incorporado sobre el
mismo, o bien, utilizando algn compilador especfico; suelen utilizarse
-
34
lenguajes como C, C++, hasta en algunos casos BASIC, en el presente
proyecto de tesis se utilizar simulink para programar el microcontrolador.
(Bishop R, H, 2008)
Un sistema embebido es una plataforma de cmputo que forma parte de un
sistema de ingeniera ms amplio, como un horno microondas, un sistema
de gua de misiles, un automvil o una central nuclear. (Bishop R, H, 2008)
Hoy se emplean en equipos de redes como cortafuegos, routes, switches, en
la electrnica de consumo como reproductores MP3, telfonos mviles,
PDAs, cmaras digitales, cmaras de vdeo, videoconsolas, en
electrodomsticos cmo microondas, lavavajillas, entre otras. (Bishop R, H,
2008)
- Sistemas embebidos en microprocesadores:
Son diseados para reducir los costos del sistema ya que se incluye toda la
electrnica del CPU, memorias, puertos i/o, (in/out), dentro de un solo
circuito integrado. (Bishop R, H, 2008)
- Se reduce el tamao del sistema, y son utilizados en aplicaciones
especiales sacrificando la flexibilidad. (Bishop R, H, 2008)
- En algunos casos los Microcontroladores cuentan con varios
dispositivos, siendo el nico chip requerido en el sistema. (Bishop R,
H, 2008)
- Ejecutan software de propsito especfico. (Bishop R, H, 2008)
A continuacin el grfico 10 presenta la configuracin bsica de un sistema
embebido.
-
35
Figura 10: Sistema Embebido
2.6 PROCESADOR DIGITAL DE SEALES (DSP)
Segn (Bishop, Boltn, Angulo, 2009), concluyeron que el nombre de DSP
(Procesador Digital de Seales) es un circuito integrado que contiene un
procesador digital y un conjunto de recursos complementarios capaces de
manejar digitalmente las seales analgicas del mundo real, como los
sonidos y las imgenes.
Los DSP pueden asemejarse a los clsicos Microcontroladores, pero
incorporando arquitecturas y recursos especiales para poder controlar de
forma ptima los requerimientos especficos y los algoritmos manejados en
el procesamiento digital de seales analgicas. Se destacan las siguientes
prestaciones de los DSP. (Angulo, 2009)
Los Microcontroladores clsicos, denominados de forma resumida MCU, son
circuitos integrados que contienen un procesador digital completo junto a
diversos perifricos auxiliares que facilitan el desarrollo de las aplicaciones a
las que se dedican. Su parecido con los DSP es muy grande, pero las
-
36
diferencias que los distinguen hacen que sus campos de aplicacin sean
diferentes. (Angulo, 2009)
De forma resumida puede decirse que los DSP son Microcontroladores
dotados de los recursos fsicos y lgicos necesarios para poder soportar las
aplicaciones especficas del procesamiento digital de seales. Las
instrucciones aritmticas complejas de los MCU se ejecutan en varios ciclos,
mientras que las de los DSP slo precisan uno. (Angulo, 2009)
En los DSP siempre se dispone de conversores AD, (anlogo/digital),
rpidos y precisos, stos estn preparados para ser programados con
lenguajes de alto nivel. La velocidad y el rendimiento de los DSP son muy
superiores a los habituales en los MCU. (Angulo, 2009)
El nivel cientfico y los avances tecnolgicos han logrado fabricar DSP que
aaden al MCU los recursos necesarios para soportar el procesamiento de
seales y cubrir as todo el campo de posibilidades y aplicaciones que
envuelve. (Angulo, 2009)
Dada la similitud del DSC con los MCU en cuanto a la arquitectura y
repertorio de instrucciones, los usuarios de las familias del Microcontrolador
PIC no encuentran dificultades para introducirse en fabuloso campo del
procesamiento digital de seales. (Angulo, 2009)
Estos dispositivos se caracterizan por alcanzar un rendimiento de 40 MIPS e
integrar memoria FLASH de alta calidad junto a novedosos recursos
hardware, apoyndose en herramientas de desarrollo muy fciles de
manejar y manteniendo la compatibilidad de los diversos modelos con
encapsulados de diferente patillaje como se observa en la figura 11. (Angulo,
2009)
-
37
Figura 11: Caractersticas del DSC
2.7 SENSORES
(Creus A, 1997), concluy que los procesos industriales exigen la lectura y
manipulacin de diferentes magnitudes fsicas que se encuentran en la
naturaleza, para el control de diversos procesos, los cuales son muy
variados y abarcan muchos tipos de fabricacin de productos como
derivados de petrleo, productos alimenticios, la industria cermica, las
centrales generadoras de energa, los tratamientos trmicos, la industria
papelera, la industria textil, entre otros.
Los sensores han liberado al operario de su funcin de actuacin fsica
directa en la planta, permitiendo una labor nica de supervisin y de
vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso
o bien en salas separadas, gracias al grado de automatizacin del sensor.
(Creus A ,1997)
La variable que se controlara es tipo geomtrico la cual se refiere a la
posicin o dimensin de un cuerpo. Se puede apreciar como variable la
posicin de un cuerpo con respecto a una referencia, asimismo se puede
dimensionar un cuerpo tomando la distancia relativa entre dos puntos, y se
puede determinar la superficie de un cuerpo partiendo del rea encerrada
por al menos tres puntos de distancias entre s. (Creus A, 1997)
Para el control de esta variable geomtrica se utiliza un sensor
retrorreflectivo el cual funciona con un pulso elctrico corto el mismo que
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38
impulsa a un diodo laser semiconductor para que emita un pulso de luz.
(Creus A, 1997)
La luz emitida a travs de una lente que produce un rayo lser muy angosto,
este rayo rebota fuera del objetivo, dispersando parte de su luz a travs de
las lentes receptoras del sensor a un fotodiodo, el mismo que crea un pulso
elctrico. (Creus A, 1997)
El intervalo de tiempo entre los dos pulsos elctricos, (transmisin y
recepcin del haz de luz), se utiliza para calcular la distancia al objetivo;
utilizando la velocidad de la luz como constante. (Creus A, 1997)
Figura 12: Sensores retrorreflectivo Teora de funcionamiento
Fuente: Hoja de datos Sensores banner.
2.8 MOTORES ELCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA (CA)
En un estudio sobre motores elctricos (Creus, 1997), concluy que hay dos
tipos de motores elctricos de corriente alterna: el motor sncrono y el motor
a induccin. Cada uno de estos tipos puede usar corriente monofsica o
trifsica.
En aplicaciones industriales, los motores trifsicos son los ms comunes,
debido a su mayor eficacia que los motores monofsicos. El motor sncrono
es mucho menos generalizado que el motor a induccin, pero se usa en
aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente
constante o una correccin del factor de potencia. Los motores a induccin y
-
39
los motores sncronos son similares en muchos aspectos pero tienen
algunos detalles diferentes. (Creus, 1997)
Un motor elctrico consta fundamentalmente de dos componentes: el estator
y el rotor. (Creus, 1997)
- Estator:
Consiste de dos devanados sujetos en su lugar por unas ranuras en el
ncleo de acero laminado estos estatores son de tres tipos: Polos salientes,
Ranurado, y Jaula de Ardilla, (Creus, 1997), se los pueden observar en la
figura 13.
Los dos devanados consisten de dos bobinas aisladas y separados el uno
del otro a 90; uno de estos devanados es el principal y el otro es el de
arranque. (Creus, 1997)
El devanado principal es de alambre grueso y colocado en el fondo de las
ranuras del estator, y el de arranque es de alambre delgado y situado en lo
alto de las ranuras, encima del devanado principal. (Creus, 1997)
Figura 13: Tipos de rotores
Fuente: (Creus A, 1997)
El estator es la parte inmvil del motor en donde circula la corriente elctrica
por sus devanados, aqu se genera el campo elctrico giratorio, como se
puede observar en la Figura 14.
-
40
Figura 14: Partes de un estator
Fuente: (Creus A, 1997)
- Rotor:
El rotor es la parte mvil del motor, donde se transmite la potencia mecnica,
consta bsicamente de un eje slido hecho con piezas de acero laminado en
algunos tipos con devanados y en otros casos con barras rotricas
superpuestas, (motores jaula de ardilla o doble jaula de ardilla), (Creus,
1997), como se puede observar en la figura 15.
Figura 15: Rotor de un motor AC
Fuente: (Creus A, 1997)
Se puede clasificar a los motores de corriente alterna por el tipo voltaje de
alimentacin tenemos dos tipos:
-
41
2.8.1 Motores monofsicos
Muchos motores estn proyectados para funcionar con corriente alterna, los
motores de corriente alterna pueden suplir a los de corriente continua, en la
mayora de los casos estn sometidos a menos perturbaciones o averas.
(Creus, 1997)
Los motores de corriente alterna son particularmente adecuados para
aplicaciones de velocidad constante, ya que la velocidad est determinada
por la frecuencia de corriente alterna aplicada a los bornes del motor. No
obstante tambin se construyen motores de corriente alterna que tienen
caractersticas de velocidad variable dentro de ciertos lmites. (Creus, 1997)
Los motores de corriente alterna se proyectan para un suministro de
corriente alterna monofsica o trifsica. Tanto el motor monofsico como el
trifsico funcionan basados en el mismo principio. Este principio es que la
corriente alterna aplicada al motor genera un campo magntico giratorio y a
su vez este campo magntico giratorio hace girar al rotor del motor. (Creus,
1997)
El motor sincrnico es un alternador al que se le hace funcionar como motor
y en el cual al estator se le aplica corriente alterna y al rotor corriente
continua. En el motor asincrnico el rotor no est conectado a fuente alguna
de energa. (Creus, 1997)
De los dos tipos de motores de corriente alterna el asincrnico es el ms
empleado.
2.8.2 Motores trifsicos
Los motores trifsicos son aplicados en la industria por su gran eficiencia. Un
motor trifsico tiene mayor eficiencia y menor tamao que uno monofsico
de igual potencia. La diferencia fundamental entre un motor trifsico y uno
monofsico consiste que en el estator se alojan tres bobinados, en estrella o
tringulo, como se puede ver en la Figura16; adems no poseen bobinado
-
42
de arranque, ya que se ponen en marcha por s solos. Para potencias
mayores a 2 hp es recomendable usar los trifsicos. (Creus, 1997)
Figura 16: Configuracin de arranque motores trifsicos. a) Arranque tipo
tringulo b) Arranque tipo estrella
Fuente: (Creus A, 1997)
Estos motores tienen las siguientes ventajas:
- La puesta en marcha es inmediata.
- Se acoplan fcilmente a cualquier clase de mquina.
- El arranque, parada y control es rpido, efectivo y es posible
controlarlo remotamente.
- Tiene gran potencia de arranque.
- El mantenimiento es muy poco y su tiempo de vida es largo.
Dentro de los motores sincrnicos existe el:
- Motor en jaula de ardilla:
- Motor con rotor bobinado:
Para el caso de nuestras instalaciones los motores elctricos son especiales
y esto se debe a que trabajan en ambientes explosivos, tienen una
caracterstica especial que es la de mantener un sellado del motor
(Enclosure type), de acuerdo a este nivel de sellado, (Creus, 1997), como
se puede ver en la tabla 16 mostrada a continuacin.
-
43
Tabla 16: Tipo de sello a un motor trifsico o monofsico Fuente: (Creus A, 1997)
Nombre Caractersticas
TEFC
(totally enclosed, fan-colled)
Este tipo de motores incluyen un ventilador externo acoplado al eje del rotor para enfriamiento del motor.
TENV
(totally enclosed, nonventilated)
Este tipo de motores no tienen un ventilador acoplado al eje del rotor, el enfriamiento se produce por conveccin con el aire circulante
TEAO
(totally enclosed, air-over)
Este tipo de motores son enfriados por ventiladores externos al motor.
-
44
- Niveles de voltaje en el bloque 16:
En la empresa Repsol-YPF existen cinco niveles de voltaje los cules se
pueden observar en la tabla 17.
Tabla 17: Niveles de voltaje Fuente: (Repsol, 2011)
Voltaje Ubicacin
4160 voltios
En las plantas de facilidades, NPF, SPF y
Shushufindi, existen potencias de 250, 450, 500,
1000, 1250, 1500 y 3000 Hp, usados para
transferencia de crudo, inyeccin de agua y como
compresin de gas
2400 voltios
En los well pads, utilizados especialmente para
inyeccin de agua, constan potencias de 500, 600
y 1500 Hp.
480 Voltios
Desde 2 hasta 100 Hp, uso general como
sistemas auxiliares de plantas de facilidades y
well pads como compresores de aire de
instrumentos, bombas medianas y pequeas,
ventiladores, sopladores, utilizados tambin en
las centrales de aire acondicionado de las salas
de control, etc.
210 Voltios
Uso como equipos auxiliares menores, como
unidades de aire acondicionado, algunas bombas
de inyeccin de qumico, herramientas elctricas.
Equipos generalmente menores a 15 Hp.
Motores
Monofsicos 210 y 120 voltios
Para usos de tipo domstico de potencias
pequeas de 2Hp y menores.
-
45
2.8.3 Tcnicas de arranque, parada y control para motores trifsicos.
- Arrancadores manuales
Se usan para arrancar pequeos motores monofsicos de CA (corriente
alterna) o CC (corriente continua) menores de 1Hp segn el estudio de
Alciatore G (2008). Estos arrancadores tienen proteccin trmica contra
sobrecarga. Cuando ocurre la sobrecarga la palanca se mueve
automticamente dejando los contactos abiertos. Los contactos no pueden
volver a cerrarse hasta que el elevador de sobrecarga se restablezca
manualmente a la posicin ON. (Flores A, 2009)
Se pueden usar arrancadores manuales del tipo de botones (start, stop) para
motores de CC hasta 2Hp, motores monofsicos hasta 5Hp y motores
trifsicos hasta 7 Hp. (Flores A, 2009)
- Arrancadores magnticos
Emplean energa electromagntica para cerrar los interruptores. Se utilizan
ampliamente porque se pueden controlar desde un punto alejado. (Flores A,
2009)
Generalmente estos arrancadores se controlan por medio de una estacin
de botones, interruptor del flotador o relevos de control de tiempo. Se
fabrican en muchos tamaos como el 00 (10 Amp) hasta el tamao 8 (1350
Amp); a cada tamao se le ha asignado cierta capacidad en Hp, los
arrancadores existen de 2 polos para motores monofsicos y de 3 polos para
trifsicos. (Flores A, 2009)
Como el aislante del devanando del motor se deteriora cuando se somete a
sobre calentamiento, existen lmites establecidos para la temperatura de
operacin del motor. Para protegerlo contra el sobre calentamiento se
emplean relevadores de sobrecarga en un arrancador para limitar cierto
valor la cantidad de corriente que toma. Esta es la proteccin contra
sobrecarga o de marcha. (Flores A, 2009)
-
46
Los relevadores (magnticos o trmicos) actan para desconectar el
arrancador y parar el motor cuando hay sobre corriente. (Flores A, 2009)
- Relevadores y contactores
Los relevadores magnticos se utilizan como dispositivos auxiliares en los
circuitos de control para interrupcin, en las bobinas de los arrancadores
grandes y para controlar motores pequeos u otras cargas tales como
calefactores elctricos, luces piloto o seales audibles. (Flores A, 2009)
No proporcionan proteccin para sobrecarga a los motores y ordinariamente
se usan en sistemas de control de dos alambres