anteproyecto_semaforo

5/11/2018 anteproyecto_semaforo - slidepdf.com

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Departamento de

TecnologíaI.E.S. “Virgen de Villadiego”, Peñaflor

PROYECTO TECNOLÓGICO

SISTEMA DE CONTROL

DEL TRÁFICO

GRUPO:

COMPONENTES:

3º E.S.O. Grupo

CALIFICACIÓN _________________________



ÍNDICE DEL

ANTEPROYECTO

PROPUESTA DE TRABAJO PROPUESTA DE TRABAJO PROPUESTA DE TRABAJO PROPUESTA DE TRABAJO ............................................................................................................................................................................................ Página 3Página 3Página 3Página 3

INVESTIGACI INVESTIGACI INVESTIGACI INVESTIGACIÓN Y DOCUMENTACIÓN ÓN Y DOCUMENTACIÓN ÓN Y DOCUMENTACIÓN ÓN Y DOCUMENTACIÓN ................................................................................................................ Página 4 Página 4 Página 4 Página 4

DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN ................................................................................................................................................ Página Página Página Página 5555

BOCETO BOCETO BOCETO BOCETO ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Página 7 Página 7 Página 7 Página 7

PLANO DE PLANO DE PLANO DE PLANO DE VISTA GENERAL NUMERADO VISTA GENERAL NUMERADO VISTA GENERAL NUMERADO VISTA GENERAL NUMERADO .................................................................................................... Página 8Página 8Página 8Página 8

ESQUEMA ELÉCTRICO ESQUEMA ELÉCTRICO ESQUEMA ELÉCTRICO ESQUEMA ELÉCTRICO .................................................................................................................................................................................................................... Página 9Página 9Página 9Página 9

DIAGRAMA DE TIEMPOS DIAGRAMA DE TIEMPOS DIAGRAMA DE TIEMPOS DIAGRAMA DE TIEMPOS............................................................................................................................................................................................ Página 10 Página 10 Página 10 Página 10

PLANOS DE DETALLE PLANOS DE DETALLE PLANOS DE DETALLE PLANOS DE DETALLE.................................................................................................................................................................................................................... Página 11Página 11Página 11Página 11

LISTA DE PIEZAS LISTA DE PIEZAS LISTA DE PIEZAS LISTA DE PIEZAS............................................................................................................................................................................................................................................ Página 13Página 13Página 13Página 13

HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS Y ÚTILES AU Y ÚTILES AU Y ÚTILES AU Y ÚTILES AUXILIARES XILIARES XILIARES XILIARES ................................................................................................ Página 18Página 18Página 18Página 18

MATERIALES MATERIALES MATERIALES MATERIALES .................................................................................................................................................................................................................................................................... Página 1Página 1Página 1Página 19999

HOJA DE PROCESO HOJA DE PROCESO HOJA DE PROCESO HOJA DE PROCESO ............................................................................................................................................................................................................................ Página Página Página Página 20 20 20 20

HOJA DE MONTAJE HOJA DE MONTAJE HOJA DE MONTAJE HOJA DE MONTAJE ............................................................................................................................................................................................................................ Página 21Página 21Página 21Página 21

PRESUPUESTO PRESUPUESTO PRESUPUESTO PRESUPUESTO............................................................................................................................................................................................................................................................ Página 23Página 23Página 23Página 23

HOJAHOJAHOJAHOJA DE CÁLCULOS MECÁNICOS DE CÁLCULOS MECÁNICOS DE CÁLCULOS MECÁNICOS DE CÁLCULOS MECÁNICOS .................................................................................................................................... Página 24 Página 24 Página 24 Página 24 HOJAHOJAHOJAHOJA DE CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE CÁLCULOS ELÉCTRICOS .................................................................................................................................... Página 25Página 25Página 25Página 25



MEMORIA DESCRIPTIVAEn este apartado se incluye la siguiente documentación

(marca con una cruz lo que proceda):

X PT PROPUESTA DE TRABAJO

SP SOLUCIONES PLANTEADAS

X IDINVESTIGACIÓN Y DOCUMENTACIÓN

X DSDESCRIPCIÓN DE LA

SOLUCIÓN ELEGIDA



I.E.S. “Virgen de Villadiego”, Peñaflor Departamento de Tecnología

PROPUESTA DE TRABAJO PT 1 1 - 3 -

Este proyecto surge como respuesta a un problema planteado en clase consistente en lo siguiente:

DISEÑAR Y CONSTRUIR LA MAQUETA DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO, QUE CUMPLALOS SIGUIENTES:

1) REQUISITOS MÍNIMOS.

Debe ponerse en marcha gracias a un interruptor general que permita su conexión/desconexión, segúnla necesidad.

Se regulará el cruce de dos calles con, al menos, un dispositivo.

El control de las luces se conseguirá gracias a un programador de bote.

Debe poseer un mecanismo regulador de la velocidad de funcionamiento, para ajustarse a los valores

de la vida real. El período mínimo del programador de bote será de 20 segundos.

Debe alimentarse con una fuente de alimentación de corriente continua, no superior a 12 voltios.

Debe tener un acabado y presentación adecuados. Se instalará una carcasa protectora para que no sevea el dispositivo programador.

Debe estar construido con materiales ligeros, y en su mayor parte reciclados o reciclables.

2) CONDICIONES ADICIONALES

Recibirá un plus de 1 punto extra aquella maqueta que contenga el menor número de piezas y funcionecorrectamente.

Se valorará positivamente la presencia de más de un dispositivo de control de tráfico, así como lasincronización de todos los que haya.

Se valorará también la presencia de un acabado llamativo y equilibrado.

AUTOR@: Ángel Millán León




INVESTIGACIÓN Y DOCUMENTACIÓN ID 1 1 - 4 -

Los sistemas de control del tráfico son, hoy en día, fundamentales en una sociedad como la nuestra, que utilizatan ampliamente los vehículos para el transporte de personas y mercancías. Pensemos, por ejemplo, en losmillones de desplazamientos que tienen lugar en épocas como las vacaciones de verano, Semana Santa, o lasvacaciones de Navidad. Sin estos elementos, el tráfico sería muy complicado, no sólo en nuestras ciudades, sinotambién en nuestras carreteras.

Cuando decimos sistema de control de tráfico, inmediatamente pensamos en un semáforo. Aunque éste es unsistema de este tipo, no es el único. Una rotonda también ejerce la función de controlar el tráfico en un cruce.Sin embargo, no es objetivo de este trabajo construir una rotonda, dada la simplicidad de este objeto.

Extendiendo el concepto de “control del tráfico”, también podemos pensar en otros dispositivos, como podríanser una barrera (para un paso a nivel), un torno (para el acceso a unas instalaciones deportivas, por ejemplo), ola puerta giratoria de la entrada de un hotel.

Pues bien, como he optado por la construcción de un semáforo, vamos a conocer un poco más este dispositivo.

Según Wikipedia, un semáforo es un dispositivo mecánico o eléctrico que regula el tráfico de vehículos ypeatones en las intersecciones de caminos. El tipo más frecuente tiene tres luces de colores:

Verde, para avanzar Rojo, para detenerseAmarillo o ámbar como paso intermedio del verde a rojo, o precaución si está intermitente.

El amarillo tiene un significado distinto si está intermitente (pasar con precaución) o si está fijo (detenerse, si lavelocidad que llevemos nos lo permite con seguridad).

Se puede considerar como el primer semáforo a las luces de tránsito (derecha) que se habían instalado en el exterior del parlamento británico deWestminster; obra del ingeniero J.P. Knight, especialista en señales de

ferrocarril. Este aparato empezó a funcionar el 10 de diciembre de 1868 eimitaba a las señales de ferrocarril y sólo usaba las luces de gas rojas y verdespor la noche. Dos zumbidos señalaban que el tráfico que podía avanzar era elde la avenida y un sólo zumbido indicaba que era el tráfico de la calle 105. Notuvo una larga existencia dado un desafortunado accidente que provocó queexplotase matando a un policía. Hasta la invención del automóvil no fuenecesario, y fue sólo entonces cuando se retomó su desarrollo.

El 4 de agosto de 1914 seinstaló el primer semáforo "moderno", en Cleveland, EstadosUnidos. Gestionaba el tráfico entre la avenida Euclid y la calle

105 Este. Contaba con luces rojas y verdes, colocadas sobreunos soportes con forma de brazo. Además incorporaba unemisor de zumbidos como su antecesor inglés.

Luces de tránsitoSemáforo típico





DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DS 1 1 - 5 -

Sería conveniente consultar el croquis de vista general de nuestra maqueta, que vemos en la página 8.

Voy a construir un semáforo cuyo funcionamiento se regulará con un programador de bote. La puesta en marchadel sistema se producirá mediante un interruptor general (figura 14).

Al cerrar el interruptor se pondrá en marcha un motor eléctrico de 3’5 voltios, conectado a una reductora deengranajes (13), para reducir la velocidad de giro del motor y garantizarnos la posibilidad de poder girar el boteprogramador (pieza 11). Aquí se puede observar una modificación respecto al boceto, ya que allí había previstouna reductora de poleas, que he descartado dado que dispongo de la reductora comercial.

El último eje de la reductora (el que se moverá más lento) lo conectaremos mediante una correa (goma elástica,figura 12) al bote programador.

Éste se encontrará apoyado en dos soportes (9), que se construirán con una base en forma de cruz, paragarantizar la estabilidad durante el movimiento. Habrá que asegurarse que el bote, al girar, no se desplacelateralmente, hacia los soportes. Para ello, se podrán incluir unos topes de plástico o, simplemente, añadir unas

gotas de pegamento termofusible al eje una vez instalado todo.Una sustentación similar a la de los soportes del bote se le dará al cuerpo del semáforo (2), en el que gracias ala pieza 3 conseguimos esta sujeción en forma de cruz. En la parte superior del cuerpo del semáforo seempotrarán tres portalámparas (17), en los que se enroscarán sendas lámparas (4) que funcionan a 3 V (mehe asegurado de que no hay problemas al conectarlas a una pila de 4,5 V, que es la que voy a utilizar). Como sepuede comprobar, ha habido una pequeña modificación también en el diseño del cuerpo del semáforo, ya que enel croquis se plantea una alternativa más estilizada, que dará una mejor presentación.

Sobre el bote programador, y con cinta aislante, se establecerá el programa adecuado para el funcionamiento delas luces (véase el diagrama de tiempos, página 10). Cuando queramos que una luz se encienda, no deberáhaber cinta aislante en el recorrido. Cuando queramos que permanezca apagada, colocaremos cinta aislante

entre el bote y el contacto correspondiente.Una escobilla (10) o contacto móvil, nos garantizará el contacto eléctrico entre la pila y el bote a medida queéste gire (observa el correspondiente plano de detalle de la página 12)

El cableado de las lámparas puede verse en el plano de detalle número 1 (página 11).

Tendré que tener cuidado a la hora de montar el motor, ya que el sentido de giro del programador influye en elorden en el que se van desarrollando las acciones de encendido y apagado de las luces. Además, tendrécuidado a la hora de colocar los contactos (6) sobre el soporte de los mismos (5), para asegurarnos quepermanentemente están sobre el tambor y las luces no sufren intermitencias.




PLANOSEn este apartado se incluyen los siguientes planos (marca con una cruz lo queproceda):

TIPO DE PLANO OBSERVACIONES

X BOCETOS

X CROQUIS DE VISTA GENERAL

X PLANOS DE DETALLE

X LISTA DE PIEZAS

PLANO DE EMPLAZAMIENTO

Alzado

PlantaVISTAS

PerfilX Esquema eléctrico

Esquema hidráulicoESQUEMAS

Esquema neumático

x OTROS Diagrama de tiempos delprogramador



BOCETO DEL SEMÁFORO



DIBUJADO Ángel Millán 15/04/2008

COMPROBADO

I.E.S. VIRGEN DE I.E.S. VIRGEN DE I.E.S. VIRGEN DE I.E.S. VIRGEN DE

VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO CROQUIS DE VISTA GENERAL DEL

PROYECTO - 8 -




COMPROBADO


VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO

ESQUEMA ELÉCTRICO DEL PROYECTO Diseñado con Crocodile Clips 3.0 - 9 -




COMPROBADO


VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO DIAGRAMA DE TIEMPOS DEL

PROGRAMADOR - 10 -




COMPROBADO


VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO PLANO DE DETALLE NÚMERO 1:

CONEXIONES DE LAS LUCES - 11 -




COMPROBADO


VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO VILLADIEGO

PLANOS DE DETALLE 2 Y 3 - 12 -




LISTA DE PIEZAS LP 1 4 - 13 -

PIEZA 1 Base

UNIDADES: 1

MATERIAL: Tablero DM e = 16 mm

PIEZA 3 Soporte cuerpo semáforo PIEZA 2 Cuerpo del semáforo

UNIDADES: 1 UNIDADES: 1 MATERIAL: Contrachapado e = 4 mm MATERIAL: Contrachapado e = 4 mm





PIEZA 4 Lámpara 3,5 V PIEZA 17 Portalámparas

UNIDADES: 3 UNIDADES: 3

MATERIAL: Metal y vidrio MATERIAL: Acero

PIEZA 14 Interruptor PIEZA 12 Goma elástica


MATERIAL: Baquelita MATERIAL: Caucho

PIEZA 15 Ficha de empalme PIEZA 6 Contacto metálico

UNIDADES: 15 UNIDADES: 3 MATERIAL: Acero y plástico MATERIAL: Latón





PIEZA 13 Motor de la reductora

UNIDADES: 1

MATERIAL: Acero, cobre, ferrita

PIEZA 7 Soporte bote (1) PIEZA 13 Reductora


MATERIAL: Contrachapado e = 4 mm MATERIAL: Nylon (engranajes), acero

PIEZA 8 Soporte bote (2) PIEZA 11 Bote programador


MATERIAL: Contrachapado e = 4 mm MATERIAL: Acero





PIEZA Tuerca M8 PIEZA 9 Tornillo sinfín M8

UNIDADES: 6 UNIDADES: 40 cm

MATERIAL: Acero MATERIAL: Acero

PIEZA Tirafondos PIEZA 16 Pila de 4,5 V


MATERIAL: Acero MATERIAL:

PIEZA Terminal Fast-on PIEZA

UNIDADES: 2 UNIDADES:

MATERIAL: Acero y plástico MATERIAL:




MEMORIA TÉCNICA

En este apartado se incluyen los siguientes documentos(marca con una cruz lo que proceda)

X HUHERRAMIENTAS Y

ÚTILES AUXILIARES

X MAMATERIALES.

FORMAS COMERCIALES

X HP HOJA DE PROCESOS

X HM HOJA DE MONTAJE




HERRAMIENTAS Y ÚTILES AUXILIARES HU 1 1 - 18 -

MEDIDA Y TRAZADO CORTE

LÁPIZ

REGLAESCUADRA DE CARPINTERO

SEGUETA

SIERRA DE CALAR PELACABLES

TALADRADO ACABADO

TALADRO ELÉCTRICO PUNZÓN

BROCA MADERA φ = 10 mm

BROCA METAL φ = 8 mm

LIMA

SUJECIÓN PERCUSIÓN

GATO

ALICATES UNIVERSALES

MARTILLO

GIRO UNIÓN Y PEGADO

LLAVE AJUSTABLE

DESTORNILLADOR PHILLIPS

DESTORNILLADOR PUNTA PLANA

PISTOLA TERMOENCOLADORA

SOLDADOR





LISTA DE MATERIALES MA 1 1 - 19 -

MADERA DERIVADOS DE LA MADERA

Cantidad Forma comercial Cantidad Forma comercial

0’5 m 2 Tablero DM e = 16 mm

0’5 m 2 Contrachapado e = 4 mm

METALES TEXTILES


12 Tuercas M81 m Varilla roscada M8

PLÁSTICOS MATERIALES CERÁMICOS


2 Barras pegamento termofusible

1 Bote cola blanca 1 Rollo cinta aislante

PINTURAS Y BARNICES MATERIALES MIXTOS


2 m Cable paralelo




I.E.S. “Virgen de Villadiego”, Peñaflor

HOJA DE PROCESO HP



MEMORIA ECONÓMICA

En este apartado se incluyen los siguientes documentos(marca con una cruz lo que proceda):

X PR PRESUPUESTO

AE ANÁLISIS ECONÓMICO




PRESUPUESTO PR 1 1 - 23 -

I.E.S. “Virgen de Villadiego”

Urbanización “Los Caños”, S/N

41470 Peñaflor, Sevilla

GRUPO

FECHA: VÁLIDO HASTA:15/04/2008 Tres meses

CANTIDAD CONCEPTOPRECIO

UNITARIOIMPORTE (€)

0,5 m2 Tablero DM e = 16 mm 12 € /m2 6,00

0,5 m2 Contrachapado e = 4 mm 5 € /m2 2,50

6 Tuercas M8 0,10 € 0,60

1 Varilla roscada 2,00 € 2,00

1 Goma elástica 0,05 € 0,05

3 Barras pegamento termofusible 0,20 € 0,60

1 Bote cola blanca 1,00 € 1,001 Pila de petaca 1,00 € 1,00

5 Hojas de segueta 0,10 € 0,50

1 Reductora comercial OPITEC 3,00 € 3,00

2 m Cable paralelo 1,00 €/m 2,00

3 Lámparas 3,5 V 0,50 € 1,50

1 Interruptor aéreo 1,00 € 1,00

1 Rollo cinta aislante 0,80 € 0,80

SUBTOTAL 22,35

IVA (16 %) 3,58

TOTAL 25,93 €



MEMORIA DE CÁLCULOEn este apartado se incluyen los siguientes documentos (marca con una cruz loque proceda):

X CM CÁLCULOS MECÁNICOS

X CE CÁLCULOS ELÉCTRICOS

CH CÁLCULOS HIDRÁULICOS

CN CÁLCULOS NEUMÁTICOS




CÁLCULOS MECÁNICOS CM 1 1 - 25 -

Es interesante calcular la relación detransmisión de la reductora, así como la

velocidad final del programador , conobjeto de saber si cumple o no lascondiciones de la propuesta de trabajo.

Recordemos que en la propuesta detrabajo se nos indicaba que el períodomínimo del programador de bote teníaque ser 20 segundos. Esto quiere decir que el bote programador debe dar unavuelta completa cada veinte segundos.Dicho de otro modo, en un minuto habrá

dado 3 vueltas, por lo que su velocidaddeberá ser de 3 r.p.m.

Hemos colocado una reductora comercial marca OPITEC, con 5 transmisiones por engranajes. Estastransmisiones se realizan entre engranajes Z motor = 10 y Z conducido = 50. A continuación, se ha añadido unatransmisión por correa (goma elástica), entre el eje de la última transmisión (φ eje = 8 mm) y el bote programador (φ lata = 127 mm).

El motor funciona a 4,5 V, con un régimen de nm = 1.500 rp,m.

Según se ha visto en clase de teoría, se tiene que cumplir que:

5

· ·motor e

l m

conducido l

Z n n

Z

φ

φ

=

Sustituimos los valores que tenemos:

510 8

1 500 0 0350 127

· · . , . . .l n r p m

= =

Con lo cual estamos dentro de las condiciones que se estipulan (velocidad del programador inferior a 3 r.p.m).





CÁLCULOS ELÉCTRICOS CE 1 1 - 26 -

En este apartado vamos a calcular la potencia eléctrica consumida por nuestro semáforo mientras estáfuncionando.

La potencia tendrá dos partes: la consumida por la reductora y la consumida por el sistema de iluminación delsemáforo.

Para ello, tenemos que tener en cuenta que funciona con una pila de petaca de 4,5 V de tensión.

Potencia consumida por la reductora.

Medimos la resistencia del motor, acoplando un polímetro (en modo ohmiómetro) en los bornes del motor.

La medida de la resistencia de nuestro motor resulta ser de 2 Ω.

En primer lugar, utilizando la ley de Ohm, calculamos la intensidad que pasa por el circuito eléctrico:

4 5

2 252

,

,

V V

I AR Ω = = =

Ahora, empleando la ley de Joule, calculo la potencia consumida por la reductora:

4 5 2 25 10 125· , · , ,P V I V A W = = =

O sea, nuestra reductora consume una potencia eléctrica de 10,125 W.

Potencia consumida por el sistema luminoso:

Medimos en primer lugar la resistencia de una bombilla, que resulta ser de 4,5 Ω. La intensidad que consumeuna de las bombillas será:

4 5 14,5

,V V I AR Ω

= = =

Por tanto, tres bombillas consumirán 3 A.

Y, entonces, la potencia del sistema luminoso será:

4 5 3 13 5· , · ,P V I V A W = = =

Con todo esto, la potencia total consumida por la maqueta será:

10 125 13 5 4 5 3 23 625 , , , · ,Total P W W V A W = + = =


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