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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DISPOSITIVO SENSORIAL DE

MOVIMIENTO AUTOMATIZADO PARA EL AHORRO DE ENERGIA

EN EL LABORATORIO DE PLC DE PROCESOS INDUSTRIALES,

EN EL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SOLEDAD ATLÁNTICO -

ITSA

YEISON JOSÉ ANAYA HERRERA

SAMUEL ANTONIO MARIMÓN DÍAZ

JAIRO DAVID MARTÍNEZ VILLAMIZAR

INSTITUTO TECNOLÁGICO DE SOLEDAD ATLÁNTICO – ITSA

ESCUELA DE PROCESOS INDUSTRIALES

GESTIÓN DE MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO

SOLEDAD

2012

I

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DISPOSITIVO SENSORIAL DE

MOVIMIENTO AUTOMATIZADO PARA EL AHORRO DE ENERGIA

EN EL LABORATORIO DE PLC DE PROCESOS INDUSTRIALES,

EN EL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SOLEDAD ATLÁNTICO -

ITSA

YEISON JOSÉ ANAYA HERRERA

SAMUEL ANTONIO MARIMÓN DÍAZ

JAIRO DAVID MARTÍNEZ VILLAMIZAR

Trabajo presentado para optar una nota formativa en la asignatura

de PROYECTO INTEGRDOR III, a la Espec. Lesbia Donado M.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SOLEDAD ATLÁNTICO - ITSA

ESCUELA DE PROCESOS INDUSTRIALES

GESTIÓN DE MANTENIMIENTO ELECTROMEÁNICO

SOLEDAD

2012

I

SELECCIÓN TEMATICA

AREA DISCIPLINAR: Gestión en Mantenimiento Electromecánico

AREA TEMATICA: Domótica, Circuitos Eléctrico, Hidráulica

TEMA: Dispositivo de Sensorial de Movimiento

TITULO: Diseño y construcción de un dispositivo sensorial de movimiento

automatizado para el ahorro de energía en el laboratorio de PLC de procesos

industriales, en el Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico - ITSA, en el 2012.

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DEDICATORIA

Los autores dedican este trabajo a:

Es importante decir que este proyecto va dedicado primero que todo a Dios padre,

por brindarme sabiduría para discernir las actividad que emprendía cada día. A

nuestros padres, amigos que siempre han estado ahí aunque no sea en cuerpo

presente en todo momento nos han apoyado. A todas aquellas personas que poco

a poco o mucho siempre apoyaron este trabajo para que el resultado sea un buen

proyecto.

Yeison José Dedicamos este proyecto a todas aquellas personas que tomaron una parte de su

vida para dejar un mensaje, puro e importante para la vida de todos nosotros,

plasmados para que ahora el mundo entero conozca mediante sus escritos. A

nuestros profesores del Instituto Tecnológico De Soledad Atlántico- ITSA., que en

todo momento nos apoyaron y aportaron un granito de arena para que ahora el

desarrollar este proyecto se toda una realidad.

Samuel Antonio

Este trabajo que gracias a nuestras madre, quienes han sido unas granes

personas en nuestras vida, va dedicado a nuestras familia por su apoyo

incondicional ante todo en las buenas y en las malas.

Jairo David

I

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen este trabajo a:

Ing. Rubén Guerra Rodríguez docente del Instituto Tecnológico de Soledad

Atlántico - ITSA, por su motivación y ayuda con sus conocimientos a elegir y

modificar todo lo que fue la inicialización del anteproyecto.

Freddy Herrera Rosis, Tecnólogo Eléctrico Mecánico y técnico en soldadura

industrial De la empresa eléctricaribe, dado que durante el proceso de prácticas

investigativas, siempre estuvo guiándome e infundiendo conocimientos para que

de este modo pudiese encontrar una solución a la problemática de la iluminación

del conjunto en el que vive.

Lic. Lesbia Donado, docente catedrático del Instituto Tecnológico de Soledad

Atlántico – ITSA, por los saberes infundidos, las verificaciones y correcciones del

proyecto para que este fuese finalizado con éxito en el transcurso de todo el

cuatrimestre y además gracias por soportarnos durante todo este tiempo.

I

CONTENIDO

pág.

SELECCIÓN TEMATICA.....................................................................................................III

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................1

0.ANTEPROYECTO.............................................................................................................2

0.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.................................................................................20.1.1 Formulación del problema........................................................................................3Por consiguiente.................................................................................................................30.1.2 Sistematización..........................................................................................................30.2 JUSTIFICACIÓN.............................................................................................................40.2.1JUSTIFICACIÓN TEÓRICA.........................................................................................40.2.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA...........................................................................50.2.3 JUSTIFICACIÓN PRACTICA......................................................................................50.3 IDENTIFICACION DEL OBJETIVO DE LA INVESTIGACION......................................50.4 IDENTIFICACION DEL CAMPO ESPECÍFICO DE LA INVESTIGACION....................50.5 FORMULACION DEL OBJETIVO DE INVESTIGACION..............................................60.5.1 Objetivo General........................................................................................................60.5.2 Objetivos Específicos................................................................................................60.6 HIPÓTESIS.....................................................................................................................60.7 ESTADO DEL ARTE......................................................................................................70.8 MARCO TEÒRICO.........................................................................................................9Fuente:...............................................................................................................................150.8.1 Marco conceptual.....................................................................................................150.9 MODELO CUÁNTICO..................................................................................................170.9.1 Etapa 1. Diseño del circuito de control..................................................................180.9.2 Etapa 2. Diseño del control funcional....................................................................180.9.3 Etapa 3. Ubicación de los componentes de control operacional y su parte interna................................................................................................................................190.10 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES..........................................................................200.11 PRESUPUESTO DEL PROYECTO...........................................................................21FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA............................................................................................220.12 BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................23

I

LISTA DE FIGURA

pág.

FIGURA 1. FUNCIÓN DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL................................................................10FIGURA 2. CONDENSADORES CERÁMICOS.....................................................................................10FIGURA 3. TRANSISTOR.............................................................................................................11FIGURA 4. PLC EN PROCESOS SECUENCIALES O DISCONTINUOS.........................................................13FIGURA 5. PLC EN PROCESOS CONTINUOS....................................................................................13FIGURA 6 RESISTENCIAS CÓDIGO DE COLORES................................................................................14FIGURA 7. CIRCUITO DE CONTROL...............................................................................................17FIGURA 8. ESQUEMA DEL CONTROL FUNCIONAL.............................................................................18FIGURA 9. COMPONENTES DEL CONTROL OPERACIONAL Y FUNCIONAL................................................19Figura 10. Dispositivo terminado........................................................................................19

I

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo está enfocado a una propuesta de diseño estructural para el

laboratorio de PLC de procesos industriales en el Instituto Tecnológico de Soledad

Atlántico. La investigación consiste en la programación de dispositivos de

sensores para un mejor manejo del encendidos y apagados de las luces que se

encuentran en este lugar de trabajo. Es por eso que se pretende enfocar el

presente proyecto para un buen desarrollo visual y práctico para los que utilizan el

laboratorio.

La propuesta de diseño estructural contará con espacios en el laboratorio de PLC.

Las cuales exigen laboratorios. Para poder realizar la propuesta, el trabajo se

desarrollara un dispositivo de sensor de encendido y apagado. En lo concerniente

a la elaboración del Dispositivo establecerá una relación entre la población actual

y futuro de la carrera de Mantenimiento Electromecánico, con los resultados

obtendremos una mejor iluminación en lo que conlleva a la infraestructura de el

laboratorio de PLC, de esta proyección realizáremos una mejor distribución de

espacios, y capacidad visual, está nos ayudara a una mejor realización de los

trabajos.

Además se describirá se investigará a fondo las posibles ventajas y desventajas

que se presentaran en la implementación de este, por otro lado se buscará la

mejor manera para el diseño del sistema así como las consideraciones de

estructuración del mismo. En lo correspondiente a la propuesta del dispositivo

sensorial de encendido y apagado, propuesto tomando en consideración las

normas y reglamentos necesarios; se elaborará la estimación de costos del diseño

propuesto y finalmente se elaborarán las conclusiones y recomendaciones del

trabajo.

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0. ANTEPROYECTO

0.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

En el Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico, se ha presentado una situación

que está afectando las labores de los estudiantes en el laboratorio de PLC de

Procesos Industriales la problemática es con respecto al manejo del encendido y

apagado de luces. Por otro lado, se evidencia altos índices en el incremento y

desperdicio de energía eléctrica, Además se observa el mal estado de la

iluminación en este laboratorio de procesos industriales junto con la lejanía que

tienen los interruptores de dicha iluminación, los cuales perjudicaran a los

estudiantes en cada una de las labores a realizar en dicho lugar.

De continuar esta problemática descrita anteriormente, los estudiantes que

participan en el uso continuo del laboratorio de procesos industriales no rendirán

adecuadamente. Siguiendo esto, no adquirirán una buena formación ni estarán a

gusto por la falta de motivación a la hora de llevar esos conocimientos teóricos a la

práctica aún contando con todos los materiales y recursos para el desarrollo de las

actividades propuestas anteriormente en sus teóricas. Por otra parte la poca y mal

ubicación de la iluminaria en laboratorio de PLC de procesos industriales

conllevara al estudiante a forzar la vista al momento de hacer sus actividades,

dificultándoles en la explotación de sus habilidades dando paso a que los

estudiantes comenten entre ellos la mala situación del laboratorio de PLC y

futuramente presentarán problemas de la visión.

Por lo anterior, se hace necesario diseñar un dispositivo de sensor del encendido y

apagado que será utilizado en este laboratorio. Su funcionamiento será por medio

de un dispositivo que emitirá rayos infrarrojos u ondas ultrasónicas que captarán

así en tiempo real los movimientos que se generarán en el laboratorio de PLC de

procesos industriales del Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico – ITSA. El

sensor de movimiento estará diseñado para utilizarse dentro y a la entrada del

I

laboratorio de PLC. Si éste se instala adecuadamente, servirá para monitorear el

área del laboratorio. Cuando el sensor detecta el movimiento, trasmitirá una señal

al centro de control. La selección de la zona y la configuración en el centro de

control determinará si la iluminación es la apropiada para todo tipo de labores

requeridas en el lugar.

0.1.1 Formulación del problema.

Por consiguiente ¿De qué manera el diseño y construcción de un sensor de

movimiento en el laboratorio de procesos industriales, ayudará a una mayor

iluminación y un mejor uso de la energía?

0.1.2 Sistematización. Se mostrará algunos parámetros, situaciones, normas o

criterios necesarios a tener en cuenta para la realización de este proyecto tales

como las que se indicaran a continuación.

¿Qué normas hay que tener en cuenta para diseñar la estructura del sensor de

movimiento?

¿Cómo identificar los parámetros del sector para poder ubicar el sensor?

¿Cómo desarrollar el dispositivo de sensor de encendido y apagado para una

mejor iluminación y realización de los trabajos?

¿Cuáles serán las directrices a tener en cuenta para la construcción del sensor

de movimiento en el laboratorio de PLC de procesos industriales del Instituto

Tecnológico de Soledad Atlántico – ITSA?

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0.2 JUSTIFICACIÓN

0.2.1Justificación teórica. En la actualidad existes inconvenientes que se presenta en algunos lugares cerrados en donde se hace necesario el buen manejo en las luces, que se manejan fácilmente con las siguientes teorías : la demótica, la electrónica, sensores, resistencias, rayos infrarrojos, interruptores, amplificadores operacionales y circuitos que es el campo de acción o el conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, una empresa o una escuela etc. aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación que puede ser inteligente, debido a que se puede tener un manejo electrónico por medio de redes internas y externas de comunicación, cableadas o inalámbricas y cuyo control goza de cierta ubicación desde dentro o fuera de las instalaciones.

Por este motivo, la ayuda de un mejor manejo de las diferentes luces y permitir un

control del laboratorio de PLC de procesos industriales, del Instituto Tecnológico

de Soledad Atlántico - ITSA. Por lo anterior con este proyecto se pretende buscar

un ahorro de energía, por medio de un sensor de automatización en el laboratorio,

para sí lograr darle solución al el desperdicio desmedido del consumos de

energía, también llegar a tener un control total del sitio y lograr que la condición de

luz del laboratorio sea adecuada para la realización de actividades y de distintos

trabajos que se llevarán a cabo en este lugar.

0.2.2 justificación metodológica. Debido a los conocimientos obtenidos en la

investigación y los estudios estadísticos realizados en las industrias en general,

muestran la necesidad de equipos sensoriales de seguridad y protección que

brindaren mayor confiabilidad en los procesos, además que existe un mercado

mucho más amplio con la llegada del TLC y las nuevas tecnologías que llegan

con el tratado que se pueden implementar en el diseño, pare generas un prototipo

aun más avanzado y de muchas más variables funcionales en el proceso de

decodificación de señales que pueden obtenerse con el prototipo El campo de

acción de acción de los sensores en muy amplio pues se utilizan en la actualidad.

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0.2.3 Justificación practica. Debido a los conocimientos adquirido durante el periodo técnico en las asignaturas como diseño, maquinas herramientas y metrología y ajuste, mantenimiento de maquinas eléctrica, manejo y mantenimiento de instalaciones eléctrica, montaje y mantenimiento de instalaciones demóticas, electrónica de potencia, operación de céntrale de transmisión y generación, el conocimiento adquirido en los siguientes laboratorios tales como. Laboratorio de PLC, laboratorio de motores, laboratorio de electrónica, laboratorio de maquinas herramientas y los conocimientos adquirido en las prácticas empresariales y de investigación, debido a todo lo anterior se tiene la base de conocimientos necesarios para elaborar el diseño y posterior construcción

del dispositivo.

0.3 IDENTIFICACION DEL OBJETIVO DE LA INVESTIGACION

El sensor de movimiento se implementará en el laboratorio de PLC de Procesos

Industriales, del Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico - ITSA.

0.4 IDENTIFICACION DEL CAMPO ESPECÍFICO DE LA INVESTIGACION

El dispositivo de sensor del encendido y apagado que será utilizado en el

laboratorio de PLC de procesos industriales. El funcionamiento del sensor será por

medio de un dispositivo que por un emisor el cual arrojará rayos infrarrojos u

ondas ultrasónicas que las capta el receptor en tiempo real los movimientos que

se generarán en el laboratorio de PLC de procesos industriales del Instituto

Tecnológico de Soledad Atlántico – ITSA el cual enviará una señal a un centro de

control por una alarma de luz mediante amplificadores operacionales L293D,

TL081.

El sensor de movimiento será diseñado para usarse al interior y en la entrada. Se

instala adecuadamente para monitorear el laboratorio de PLC. Cuando el sensor

detecta el movimiento, trasmite una señal al centro de control. La selección de la

zona y la configuración en el centro de control determina si la iluminación es la

apropiada para todo tipo de labores en el laboratorio.

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0.5 FORMULACION DEL OBJETIVO DE INVESTIGACION

0.5.1 Objetivo General

Diseñar un dispositivo automatizado que disminuya el uso manual del encendido

y apagado de luces, y reducir el consumo de energía eléctrica en el Laboratorio

de PLC de Procesos Industriales del Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico –

ITSA.

0.5.2 Objetivos Específicos

Determinar la estructura y como debe ser el sensor detector de movimiento

para diseñar las componentes del circuito en su respectiva ubicación.

identificar los parámetros del sector para poder ubicar el sensor.

Construir el sensor detector de movimiento en el laboratorio PLC, para

optimizar el encendido y apagado de luces.

Elaborar el sensor acorde a las especificaciones técnicas requeridas en el

software SolidWorks para dar conocer el diseño

0.6 HIPÓTESIS

Con la construcción del sensor de movimiento en el laboratorio de PLC, se

reducirá en un alto porcentaje el uso de interruptores para el encendido y

apagado luces.

Este diseño permitirá reducir el consumo de energía eléctrica y por lo tanto

bajas en el costo de la energía consumida.

El sensor de movimiento facilitará la iluminación en el laboratorio de PLC y un

mejor desempeño para los estudiantes en sus labores de trabajo.

0.7 ESTADO DEL ARTE

A continuación se presenta unas muestras de proyectos relacionados con el

diseño e implementación de un dispositivo sensorial automatizado para el

encendido y apagado de luces en el laboratorio de PLC de procesos industriales,

I

en el Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico – ITSA. Desde tiempos remotos

los científicos han competido por estar a la cabeza de la tecnología usando la

nanotecnología para que todas sus obras o creaciones sean cada vez más

pequeñas. Presente están algunos de los autores más destacados en estos

proyectos:

Como primera parte en concordancia con Francisco1 Diseño y construcción de un

dedo de cuatro grados de libertad conformado por músculos neumáticos

antagonistas En este proyecto de investigación se presenta el diseño y

construcción de un dedo neumático de cuatro grados de libertad (gdl) conformado

por músculos neumáticos antagonistas, el prototipo es capaz de reproducir

movimientos de flexión-extensión y aducción-abducción, de forma análoga a los

movimientos que realiza un dedo de la mano humana. El dedo mecánico es

actuado por músculos neumáticos en un arreglo antagonista para cada uno de sus

cuatro grados de libertad. Los músculos elaborados para la aplicación, presentan

versatilidad en su construcción, debido a la metodología empleada y al uso de

materiales industriales, El control de posición de cada articulación del dedo, se

realizó mediante controladores PID programados en un sistema mínimo de

electrónica diseñado para este propósito. El monitoreo y configuración del sistema

es realizado a través de una interfaz de usuario desarrollada en LabVIEW.

Por otra parte para Alfonso2 Captura de movimiento de personas con múltiples

sensores Kinects La captura de movimiento se basa en un conjunto técnicas y

métodos para el registro de movimientos de un actor que se desenvuelve en una

1 Diseño y construcción de un dedo de cuatro grados de libertad conformado por músculos neumáticos

antagonistas [en línea].http://www.cenidet.edu.mx/subaca/web-mktro/submenus/investigacion/tesis/

4546%20Francisco%20Aguilar%20Acevedo%20-%20Roman%20Ruiz%20Gonzalez.pdf [citado el 06 de

diciembre de 2012]

2 Captura de movimiento de personas con múltiples sensores Kinects [en línea]

http://ldc.usb.ve/~alfonso/thesis.pdf [citado el 06 de diciembre]

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escena para su posterior análisis. Estos métodos son empleados en una gran

variedad de áreas como la industria del entretenimiento, el deporte, la medicina, la

seguridad, entre otras. El sensor Kinect desarrollado por Microsoft es un

dispositivo diseñado con el propósito de realizar captura de movimiento para su

consola de videojuegos XBOX. La introducción de dicho sensor al mercado y el

desarrollo de controladores libres para el mismo han impulsado la creación de

nuevas aplicaciones por parte de desarrolladores en todo el mundo.

Siguiendo con la ideas de los anteriores autores el comentario de Francisco3

Protocolo de encaminamiento adaptativo para la optimización de comunicaciones

de captura de datos y diseminación dirigida en redes de sensores inalámbricos

Los avances recientes en comunicaciones inalámbricas y microelectrónica han

motivado la aparición de dispositivos sensores inalámbricos de bajo coste y

pequeño tamaño capaces de efectuar de forma autónoma tareas de

monitorización del entorno, procesado de paquetes y comunicación con otros

nodos a través de su interfaz radio. Estos dispositivos, cuyo despliegue lleva

asociado un coste mucho menor que el de los sistemas cableados, se integran en

el entorno a medir y son capaces de recolectar, procesar, agregar y transmitir

información de variables recogidas tales como temperatura, humedad,

aceleración, etc. así como de otros eventos detectados como actividad sísmica o

detección de presencia o movimiento.

Junto con ellos Manuel4 sistema de gestión una vivienda Este es el punto principal

del proyecto, en el cual se efectuará el diseño e implementación de la gestión y 3 Protocolo de encaminamiento adaptativo para la optimización de comunicaciones de captura de datos y

diseminación dirigida en redes de sensores inalámbricos [en línea]

http://eciencia.urjc.es/bitstream/10115/5685/1/Tesis_Fco_Javier_Atero.pdf [citado el 06 de diciembre de 2012]

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el control en una vivienda. La tarea será la de realizar toda la instalación

eléctrica de un vivienda unifamiliar real para conseguir el bienestar del usuario

y a la vez crear un producto energéticamente rentable los puntos más

importantes de la instalación rentable. Control de la iluminación interior y

exterior de la vivienda. Regulación automática de la iluminación artificial

en función de la luz natural. Control de la temperatura del hogar, Control de

accesos a la vivienda (puertas y ventanas), Control de persianas, Detector de

presencia exterior e interior. Sistema de simulador de presencia. Sistema de

alarmas de seguridad (incendio, gas, intrusión).

0.8 MARCO TEÒRICO

Se pretende diseñar y construir un sensor que pueda ser aplicado de manera útil

en el control y manejo de luces de un lugar cerrado como lo es el laboratorio de

PLC de procesos industriales del Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico-ITSA.

Para lo cual se debe utilizar un amplificador operacional, en las cuales Coughlin

y Driscoll5 dicen “rara vez los sensores podrán generar una salida cuyo parámetro

o valor eléctrico podrá alimentarlo directamente a la computadora a través de un

convertidor analógico a digital(A/D). Por ello, es necesario un circuito de interfaz

de entrada que contenga amplificadores operacionales u otro tipo de circuitos

integrados (CI) para acondicionar la señal para el convertidor A/D de la

computadora”, como se muestra en la figura 1. En este caso se utilizará un

amplificador operacional para enviar recibir la señal del sensor y este a su vez

envié una al centro de control donde se activará una alarma en caso de falla.

Figura 1. Función de un amplificador operacional

4 sistema de gestión demótica [en línea]

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/11526/1/Mem%C3%B2ria1.pdfde [citado el 06 de diciembre de 2012]

5 COUGHLIN, Robert. DRISCOLL, Frederick. Amplificadores operacionales y circuitos integrados. Quinta edición. México: Prentice hall, 1999. p 3. ISBN: 970-17-0267-0.

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Fuente: COUGHLIN, Robert. DRISCOLL, Frederick. Amplificadores operacionales y circuitos integrados. 5

ed. México: Prentice hall, 1999. p. 3. [ISBN: 970-17-0267-0.]

Por otro lado, lo que también se debe tener en cuenta es la manera como se

construirá el circuito encargado de cumplir con este proceso el cual consta con

condensadores de los cuales Senner6 expresa que: “los condensadores tienen

como dieléctrico una masa cerámica. En la superficie de su cuerpo de cerámica de

paredes finas se condensa una lámina de metal noble. Existen condensadores

(figura 2) con tensiones de servicio de hasta 700 v (condensadores tubulares,

laminares, de disco) y condensadores de alta tensión para tensiones de servicio

de hasta 12 kv (condensadores en forma cóncava y de placas). Para ello estos se

utilizaran como una parte esencial del circuito que será diseñado para la

implementación del sensor.

6 SENNER, Adolf. PRINCIPIOS DE ELECTROTECNIA. Primera edición. Barcelona: Reverte S.A, 1994. P 448. ISBN: 84-291-3448-4.

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Figura 2. Condensadores cerámicos

Fuente: SENNER, Adolf. Principios de electrotecnia. 1ed. Barcelona: Reverte. 1994. p 448. ISBN: 84-291-3448-4.Con esto también se hace necesario el uso de otros dispositivos como lo son las

los transistores, las resistencias y los relés; aquí se puede tener en cuenta los

transistores que como Rashid7 dice “Los transistores de potencia son de cuatro

clases 1. BJT, 2) MOSFET de potencia, 3) IGBT y 4) SIT. Un transistor bipolar

tiene tres terminales: base emisor y colector. En el caso normal funciona como un

interruptor en la configuración de emisor común. Mientras la base de un transistor

NPN este a mayor potencia que el emisor, y la corriente de la base tenga el valor

suficiente para activar el transistor en la región de saturación, el transistor

permanece cerrado, siempre que la unión de colector a emisor tenga la

polarización correcta” ver figura 3. Estos transistores serán de gran ayuda como

una parte fundamental del circuito requerido para cumplir con lo necesario para la

implementación del proyecto.

7 RASHID, Muhammad. Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. 3 ed. México: Pearson Prentice Hall. 2004. P 908. ISBN: 970-26-0532-6.

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Figura 3. Transistor

Fuente: RASHID, Muhammad. Electrónica De Potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. 3 ed. México: Pearson Prentice Hall. 2004. p. 908. ISBN: 970-26-0532-6.

A partir de lo que se pretende lograr con la implementación de este proyecto se

hace necesario el uso de amplificadores operacionales que ayude a controlar el

proceso de una manera más eficaz recibiendo una señal y a su vez realice el

procesos correspondiente a la señal que este reciba para lograr esto se hace

necesario el uso de un PLC del cual Domingo8 habla diciendo “Un autómata

programable (PLC) o programable logic controller) es un sistema de control

basado en un microprocesador y los elementos necesarios para que este

microprocesador opere de forma conveniente. Al estar basado en un

microprocesador, permite que la función que el PLC realice sea programable por

cada usuario a efectos de satisfacer cada necesidad concreta del control, lo que le

conviene en una herramienta sumamente útil y flexible.

Su manejo en el ámbito de instalación y programación puede ser realizado por

personal técnico carente de un gran nivel informático entre las funciones que

realiza un PLC tenemos: temporizadores operaciones y cálculos aritméticos,

enclavamientos, procesado de señales digitales y analógicas, comunicaciones

8 DOMIGO, Joan. GAMIZ, Juan. GRAU, Antonini. GRACIA, Hermino. Introducción A Los Autómatas Programables. 1 ed. Mexico: Editorial uoc. 2003. p. 103. ISBN: 74-8429-027-1.

I

Industriales entre muchas otras (figura 4, figura5). Los campos de aplicación de

los autómatas programables son hoy día extremadamente extensos debido a sus

posibilidades en cuanto a flexibilidad en su programación mediante módulos

adicionales o incluso con mas autómatas conectados en red, etc.” Este sistema

será usado para recibir la señal por parte del amplificador operacional con la cual

el PLC intervendrá realizando el proceso necesario para lo que se solicite en ese

momento.

Figura 4. PLC en procesos secuenciales o discontinuos

Fuente: DOMIGO, Joan. GAMIZ, Juan. GRAU, Antonini. GRACIA, Herminio. Introducción A Los Autómatas Programables. 1 ed. México: Editorial UOC. 2003. p. 110. ISBN: 74-8429-027-1.

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Figura 5. PLC en procesos continuos

Fuente: DOMIGO, Joan. GAMIZ, Juan. GRAU, Antonini. GRACIA, Hormino. Introducción A Los Autómatas Programables. 1 ed. México: Editorial uoc. 2003. p. 110. ISBN: 74-8429-027-1.

De la misma manera se deben usar otros dispositivos muy importantes en el

circuito tales como lo son las resistencia y de las cuales Manzano9 hace una

aclaración diciendo: “son las mayor o menor dificultad que presenta un conductor

al paso de la corriente eléctrica. Por tanto, la resistencia eléctrica que presenta un

conductor depende del tipo de material que la conforma. La resistencia se mide

con el ohmímetro conectando este a los extremos del conductor a medir”. Figura 6

este será implementado o utilizado en el circuito principal del proyecto como en

muchos otros componentes.

9 MANZANO, José. ELECTRICIDAD I; Teoría Básica Y Prácticas. 1 ed. Barcelona: Marcombo 2008. p. 205. ISBN: 978-84-267-1456-5.

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Figura 6 Resistencias código de colores

Fuente: DOMIGO, Joan. GAMIZ, Juan. GRAU, Antonini. GRACIA, Herminio. Introducción A Los Autómatas Programables. 1 ed. México: Editorial uoc. 2003. p. 103. ISBN: 74-8429-027-1.

0.8.1 Marco conceptual. En el diseño de un dispositivo automatizado que

disminuya el uso manual del encendido y apagado de luces, y reduzca el

consumo de energía eléctrica en laboratorio de PLC de procesos industriales del

Instituto Tecnológico de Soledad Atlántico – ITSA se utilizaran términos técnicos

referentes al desarrollo de este proyecto tales como:

AMPLIFICADOR OPERACIONAL: (comúnmente abreviado A.O., op-amp u 

OPAM), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito

integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las

dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):

Vout = G· (V+ − V−) el más conocido y comúnmente aplicado es el UA741 o

LM741.

I

CIRCUITO: es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales

como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semicondu

ctores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen

solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y

elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden

analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento

en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene electrónicos es

denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y

requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

DOMÓTICA: Se entiende como el conjunto de sistemas capaces

de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad,

bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes

interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control

goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como

la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.

ELECTRÓNICA: es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que

estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el

control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas

eléctricamente.

INTERRUPTOR ELÉCTRICO: es un dispositivo que permite desviar o interrumpir

el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones

son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende

un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de

múltiples capas controlado por computadora.

RAYOS INFRARROJOS: son ondas de calor infrarrojo, el mismo calor que irradia

el sol, por eso sentimos los efectos de la radiación infrarroja cada día. El calor de

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la luz del sol, del fuego, de un radiador de calefacción o de una acera caliente

proviene del infrarrojo. Aunque no podemos ver esta radiación, los nervios en

nuestra piel pueden sentirla como calor. Las terminaciones nerviosas de la piel

son sensibles a la temperatura y pueden detectar la diferencia entre la

temperatura interior del cuerpo y la temperatura exterior de la piel.

RESISTENCIAS: Son componentes electrónicos que tienen la propiedad de

presentar oposición al paso de la corriente eléctrica. La unidad en la que mide esta

característica es el Ohmio y se representa con la letra griega Omega (W). 

RESISTOR: Se denomina al componente electrónico diseñado para introducir

una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio

argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En

otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias

para producir calor aprovechando el efecto Joule.

SENSOR: es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,

llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.

Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad

lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza,

torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia

eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de

humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente

eléctrica (como en un fototransistor), etc.

0.9 MODELO CUÁNTICO

Dada la problemática que se encuentra en el laboratorio de PLC de procesos

industriales del Instituto tecnológico de soledad atlántico-ITSA, por el mal estado

de las iluminarias y la mala ubicación de las mismas por lo cual se hace necesario

la implementación de un dispositivo sensorial de movimiento el cual la persona al

I

colocarse en la trayectoria del haz de luz la corte y así se encienda la iluminación

en el lugar de trabajo, para la construcción de este dispositivo se tomaran las

siguientes etapas:

0.9.1 Etapa 1. Diseño del circuito de control. En esta primera etapa del proyecto

se manejará un circuito de control que CNICE explica que: “está definido como un

conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro

sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se

reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados”10. El

Centro Nacional de Información y Comunicación educativa (CNICE), afirma que un

circuito de control, Ver figura 7, es la parte más delicada de la controladora, ya que

se encarga de controlar las entradas (Puerto LPT, Entradas Analógicas, Entradas

Digitales y circuito de potencia) y las salidas (Salidas Digitales)

Figura 7. Circuito de control

Fuente: Elaboración propia

0.9.2 Etapa 2. Diseño del control funcional. Para esta segunda etapa se

manipulará un sistema de control funcional que básicamente son un conjunto de

componentes físicos conectados o relacionados entre sí de manera que dirijan su

10 CNICE. Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa [en línea]. http:// innovación .cnice.mec.es/control/control/contenido/Descripcion/Esquemas_Electricos/Circuito_control/circuito_de_co ntrol.pdf [citado en octubre del 2010].

I

actuación por sí solo. En esta etapa se continuara con el funcionamiento utilizando

mediante y entre si los amplificadores operacionales L293D, TL081 que permiten

aumentar la intensidad y resección de los rayos infrarrojos para poder optimizar su

operación. En la figura se muestra un esquema del funcionamiento del circuito de

control, el cual será elaborado en el software Proteus.

Figura 8. Esquema del control funcional

Fuente: Elaboración propia

0.9.3 Etapa 3. Ubicación de los componentes de control operacional y su

parte interna. En esta etapa se realizará la construcción del circuito operacional

junto con sus componentes y la respectiva ubicación en la placa.

I

Figura 9. Componentes del control operacional y funcional

Fuente: Elaboración propia.

0.9.4 Etapa 4. Dispositivo terminado. Una vez terminado el montaje se

procederá a su puesta en funcionamiento. Como ya se ha indicado, las primeras

pruebas del prototipo se realizaron en la creación tanto virtual (en Proteus) como

física.

Figura 10. Dispositivo terminado

Fuente: Elaboración propia.

I

0.10 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

A continuación se muestra el cronograma de actividades el cual se procedió desde

el inicio del proyecto hasta su respectiva culminación como se evidencia en la

tabla.1

Tabla. 1. Cronograma de actividades

CRONOCRAMA DE ADTIVIDADES

SEMANA

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL

1r

a

2d

a

3r

a

4t

a

1r

a

2d

a

3r

a

4t

a

1r

a

2d

a

3r

a

4t

a

1r

a

2d

a

3r

a

4t

a

Revisión del

anteproyecto

Identificación del

significado de las citas

y su usoElaboración del primer capitulo

Revisión y asesoría

Elaboración del

segundo capítulo

Revisión y asesoría

Elaboración del tercer capítulo

Revisión y asesoría

Pruebas

Proyecto terminado y sustentació

n

Fuente: Elaboración propia

I

0.11 PRESUPUESTO DEL PROYECTO

A continuación se detallará la lista de todos los materiales que componen a este

dispositivo, con sus respectivos precios.

Tabla. 2 Presupuesto

DESCRIPCION

DEL PRODUCTO

VALOR POR

UNIDAD

UNIDADES VALOR TOTAL

Resistencia 1k-

100k

50 8 400

Capacitor 500 9 4.500

Relé 4.000 1 4.000

Baquelita 1.000 1 1.000

Transformador

120V-12V

6.000 1 6.000

Tablero acrílico 30.000 1 30.000

Amplificador

operacional

L293D y TL081

7.000 4 28.000

TOTAL 73.900

Fuente: Elaboración Propia

I

0.12 BIBLIOGRAFIA.

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Los Autómatas Programables. 1 ed. México: Editorial uoc. 2003. p. 103. ISBN: 74-

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