Fabian Parra Tesis Final- Imprimir
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AGRADECIMIENTO
Primeramente agradecerle a Dios por guiarme y protegerme en cada paso que doy, y por permitirme culminar mi carrera profesional con mucho éxito, a mis queridos y admirables padres; que han sido mi sustento apoyo y comprensión en todos los momentos de mi vida, a mis queridos hermanos que han estado pendientes en cada paso que doy.
Agradecerle infinitamente a quien hiso posible y colaborara en todo momento para este proceso investigativo – experimental, al Ing. Fabián Cárdenas que gracias a sus conocimientos se pudo sacar adelante este proyecto.
A cada uno de mis amigos que con una palabra de aliento estuvieron ahí pendientes que todo marche bien.
i
DEDICATORIA
Este trabajo se lo dedica a Dios, por darme las fuerzas para seguir adelante, a mis queridos padres: Juan Carlos Parra y María Leonor Peñafiel, los cuales me apoyaron durante mi vida estudiantil y me supieron apoyar aconsejar y dar la mejor herencia; la educación. A mis hermanos: Danilo y Verónica con quienes crecí, y recibí un apoyo incondicional; a mis profesores los cuales ayudaron con su apoyo incondicional para aplicar mis conocimientos y estar más cerca de mi meta profesional, a mis amigos con quienes compartí mi vida estudiantil.
ii
DERECHOS DE AUTORÍA
El trabajo de grado que presento, es original y basado en el proceso de investigación y una adaptación tecnológica establecido en la Escuela de Mecánica Industrial del Instituto Tecnológico Superior “CARLOS CISNEROS”, en tal virtud, los fundamentos investigativo – experimental y los resultados son de exclusiva responsabilidad del autor.
------------------------------------------ Fabián Rolando Parra Peñafiel
INDICE
iii
CAPITULO I
1.- INTRODUCCIÒN1.1.- Antecedentes1.2.- Justificación1.3.- Objetivos.1.3.1.- Objetivo general.-
1.3.2.- Objetivos específicos
CAPITULO II.2.- AUTOMATIZACION2.1.1. Fases de puesta en marchade un proyecto de automatizaciòn2.1.2. Automatizaciòn.2.1.3. Superviciòn2.1.4. Interacciòn2.1.5. Implementaciòn2.1.6. Pruebas
2.2. Introducción.2.4. Autómatas Programables:.2.4.1 Sistemas de control2.4.2. Elementos de un sistema automático..
2.4.3. Acciones.2.4.4. Fuentes de Energía.2.4.5. Órganos de Mando/Control2.4.6. Órganos Sensoriales
CAPITULO III.3. TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO:.3.1. Procesos Continuos3.2. Procesos por Lotes:.
3.3. Mando de un sistema de Automatización, Control Secuencial3.4. SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÒN..3.4.1. Sistemas de Automatización Mecánia:3.4.1.2. Sistemas de Automatización Neumática3.4.1.3. Sistemas de Automatización Hidráulica,3.5. Automatizaciòn y control
CAPITULO IV
4. CIRCUITOS.4.1. DISEÑO DEL CIRCUITO DEL PANEL DE CONTROL:.4.1.1. Circuito eléctrico.
4.1.1.1. Circuito de potencia4.1.1.1.1. Circuito de control..4.2. Elementos a controlar:4.2.1. Disyuntor4.2.2. Funcionamiento:
4.3. Protecciones Eléctricas.-
4.3.1 BREAKERS (INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS).- ...............................................................30iv
4.4. CONTACORES...................................................................................................................314.4.1. Principales Características...................................................................................................32
4.4.2. Partes del Contactor...........................................................................................................334.4.3. Funcionamiento...................................................................................................................344.4.4. Clasificación.........................................................................................................................34
4.4.5. Criterios para la elección de un contactor......................................................................354.4.6. Ventajas de los contactores................................................................................................354.4.7. Tipos de contactos..............................................................................................................364.4.8. Relés térmicos.....................................................................................................................374.4.9. Principio de funcionamiento de los relés térmicos:............................................................37
4.5. Guardamotor..................................................................................................................404.5.1. Funciones:..........................................................................................................................414.5.2. Como se conecta un Guardamotor a un Motor................................................................414.5.3. Partes del guardamotor.......................................................................................................43
4.5.4. Descripción de las Características principales:.............................................................454.5.5. Características Generales...................................................................................................45
CAPITULO V...................................................................................................................................46
5. Principales componentes eléctricos.........................................................................................46 5.1. PULSADORES:........................................................................................................................46
5.1.1 Funcionamiento.............................................................................................................40 5.2. Pulsadores simples:...............................................................................................................475.2.1. Características de empleo...................................................................................................475.3. Pulsadores dobles:..................................................................................................................48
5.3.1. Caracteristicas de empleo:...........................................................................................485.4 Cuadro de señalización..........................................................................................................495.4.1 Elementos de mando:...........................................................................................................495.4.2 Cuadro de señalizacioón de colores:....................................................................................50
CAPITULO VI..................................................................................................................................51
6. Variador de Frecuencia ACS355..........................................................................................516.1.1 Preparación de la Puesta en Marcha del Variador:..............................................................526.1.2 Conexión de la Fuente de Alimentación al Variador............................................................53
CAPITULO VII.................................................................................................................................55
7. Manual de funcionamiento................................................................................................557.1 Funcionamiento de la màquina centrifugadora:.....................................................................557.1.1 Principio de fumcionamiento de la màquina.......................................................................55
7.1.2 Velocidad del giro del molde.........................................................................................56Dònde:...........................................................................................................................................567.1.3 Regulaciòn de la velocidad...................................................................................................57CAPITULO VIII ……………………………………………………………………………………………………………588. SEGURIDAD INDUSTRIAL EN TALLER DE FUNDICION...............................................................58
8.1. PROTECCIÓN DEL OPERADOR EN TALLER DE FUNDICION....................................................588.2. ELEMENTOS DE SEGURIDAD................................................................................................59
v
8.2.1. Cabeza, ojos y oídos............................................................................................................598.2.2. Tronco, manos y miembros inferiores................................................................................608.3. Normas Generales.................................................................................................................618.3.1. Normas específicas antes de la operación..........................................................................618.3.2. Normas específicas durante la operación...........................................................................628.3.3. Normas específicas posteriores a la operación...................................................................62
CAPITULO IX...........................................................................................................................63
9. Conexión elèctrica.............................................................................................................639.1 Esquema de onda elèctrica en el proceso de automatizaciòn................................................64
CAPITULO X............................................................................................................................65
10. Pasos para programar el variador de frecuencia de la màquina centrifuga. para aluminio 6511. Passos para el encendido de la màquina centrifugadora para aluminio.............................72
CAPITULO XI...........................................................................................................................75
11. Pruebas y resultados.......................................................................................................7511.1. Resultado de la prueba 1.....................................................................................................7511.1.1. Resultado de la prueba 2..................................................................................................7511.1.2. Resultado de la prueba 3..................................................................................................7611.1.3. Resultado de la prueba 4..................................................................................................77
CAPITULO XII..........................................................................................................................7812. Costos....................................................................................................................................7812.1. Costos directos.....................................................................................................................7812.1.2. Costos indirectos...............................................................................................................7911.1.3. Costos totales...................................................................................................................79
CAPITULO XIII.........................................................................................................................8013. Conclusiones...........................................................................................................................8013.1. Recomebdaciones................................................................................................................8013.1.1. Linkografia........................................................................................................................81
ANEXOS..................................................................................................................................82
INDICE DE FIGURAS
vi
Pág.
1.1 Fases de un proyecto de automatizaciòn.1.2 Fase de procesos.1.3 Elementos de un sistema automàtico1.4 Tablero eléctrico de control1.5 Disyuntor magneto tèrmico monofasico bipolar1.6 Interior de un disyuntor1.7 Breaker o interuptor.1.8 Contactor1.9 Partes de un contactor1.10 Como conectar un contacotor a botoneras1.11 Tipos de contactos1.12 Rele tèrmico1.13 Guardamotor1.14 Como conectar un guardamotor a un motor1.15 Diagrama eléctrico de conexión de guardamotor para un motor monofásico1.16 Partes de un guardamotor y conexiones1.17 Interior de un guardamotor1.18 Tipos de pulsadores1.19 Pulsador simple1.20 Pulsador doble1.21 Colores y señalización1.22 Cuadro de señalizaciòn1.13 Cuadro de colores de señalización1.14 Variador de frecuencia 1.25 Conexión eléctrica del variador1.26 Máquina centrifugadora y tablero de control1.27 Elementos de protecciòn1.28 Elementos de seguridad1.29 conexión elèctrica1.30 Esquema de onda eléctrica del procesos de automatización1.31 Resultado de la prueba 11.32 Resultado de la prueba 21.33 Resultado de la prueba 31.34 Resultado de la prueba 41.35 Costos directos 1.36 Costos indirectos1.37 Costos totales1.38 Linkcografia 1.39 Anexos1.40 Anexo 11.41 Anexo 2 1.42 Anexo 31.43 Anexo 4 1.44 Anexo 51.45 Anexo 61.46 Anexo 7
GLOSARIO Y ABREVIATURAS
vii
°C. Grados CentígradosDC. Corriente DirectaV. VoltiosCC. Corriente ContinuaA. AmperiosPLC. Circuitos Lógicos ProgramablesNA. Normalmente AbiertoNC. Normalmente CerradoHp. Caballos de fuerzaM.P.W Maniobra y Protección del motorVDF. Variador de FrecuenciaR.P.M Revoluciones por minutof. Frecuencia del suministrop. Número de polosHz. Hertziog. Gravedad en (m/s2).Di. Diámetro interior del molde en (m)n. Velocidad de giro en RPM.GEMMA. Guía de Estudios de modos de marcha y paro.GRAFCET. Grafico Funcional de Control de Etapas Trans.
RESUMEN
viii
Este trabajo tiene como objetivo primordial el dar a conocer acerca de nuevas
herramientas que se utiliza en la Automatización de cualquier sistema, en la actualidad se
están acoplando al ambiente industrial, donde cada vez se enfocan más a los sistemas
automáticos de control; manejados a través de variadores de frecuencia (VDF), y se
estima que para años posteriores el control será totalmente automático con el desarrollo
de sistemas inteligentes que prescindirán del operador humano, razón por la cual a través
de este trabajo de investigación – practico queremos proporcionar las herramientas y los
conceptos básicos del sistema y como a través de una serie de secuencia de pasos
podemos obtener el objetivo trazado.
En esta tesis de grado se a diseñado un sistema de automatización controlado por medio
de VDF y que podrá ser visualizado y monitoreado el proceso a realizarse en su pantalla
principal.
Es por ello que se implementa un sistema de AUTOMATIZACIÓN en una máquina
centrifugadora para aluminio, en la cual obtendremos tochos de aluminio mediante
procesos de fusión, con ello conoceremos las diferentes características que se deben
cumplir para realizar este tipo de fundición. La tecnología avanza sustancialmente y por
ende todos los procesos de automatización apuntan a disminuir perdida de materia prima,
y a optimizar tiempo y recursos, y con ello se asegura una mejora en la calidad del trabajo
y en el desarrollo del proceso.
SUMMARY
ix
This research has as a principal objective, let people know about the new tools used in the
automation of any system, in recent days they have been coupled to the industrial
environment, where they increasingly focus more to the automated control system;
handled through inventers, and it is estimated that for years after the control will be total
automatic with the development of intelligent system, that will dispense with the human
operator, for this reason through this practical research we want to provide the tools and
the basics of the system and though a series of sequence of steps to reach the objective.
In this reason a control automation system is implemented in a through the inverters
which could be view and monitor the processes to be held in the main scree.
For this reason an automation system is implemented in a centrifuge machine aluminum
in which aluminum bill will be obtained through fusion processes, with in the different
characteristics that must be used to do this kind of smelting will be known. Technology
advances substantially and therefore all automation processes aimed to reduce loss of raw
material, and to optimize time and resources, and thus it ensures an improvement in the
quality of work and process development.
x
CAPITULO I
1.- INTRODUCCIÒN
1.1.- Antecedentes
Conociendo que el proceso de producción en la fundición todavía es lento y poco
empírico en el proceso de centrifugado, en la necesidad de AUTOMATIZAR LOS
PROCESOS DE PRODUCCIÓN que sencillamente proporciona una extensión y un
refinamiento de métodos anteriores que han estado en uso por largo tiempo, donde se
transfieren tareas de producción, realizadas normalmente por operadores humanos a un
conjunto de elementos tecnológicos con el afán de optimizar el tiempo y mejorar el
proceso productivo en la nave de fundición.
1.2.- Justificación
El proceso de fundición centrífuga consiste en colar el aluminio, en un molde de arena,
dejando solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. La
fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, plástico y metales
que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formara la
cavidad interna en el molde.
La existencia únicamente de moldes permite que los tochos, no presenten las
características deseadas, generando pérdida de recursos, y no permitiendo competitividad.
Es por ello que se pretende implementar un sistema de AUTOMATIZACIÓN en una
máquina centrifugadora para aluminio, en la cual obtendremos tochos de aluminio
mediante procesos de fusión, con ello conoceremos las diferentes características y los
parámetros necesarios que se deben cumplir para realizar este tipo de fundición. La
tecnología avanza sustancialmente y por ende todos los procesos de automatización
apuntan a disminuir perdida de materia prima, y a optimizar tiempo y recursos, y con ello
se asegura una mejora en la calidad del trabajo y en el desarrollo del proceso, esta
dependerá de la eficiencia del sistema implementado.
11
1.3.- Objetivos
1.3.1.- Objetivo general.-
“AUTOMATIZACIÒN DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN” de una máquina
centrifugadora para aluminio.
1.3.2.- Objetivos específicos
Elaborar un estudio adecuado de tiempos, para el proceso terminado en tochos de
aluminio.
Automatizar los procesos de extracción de la fundición.
Identificar los elementos necesarios para poder automatizar todo el sistema
(variador de frecuencia, contactóres, guarda motores, breakers, etc.)
Realizar las pruebas de funcionamiento para verificar las condiciones de la
máquina.
12
CAPITULO II
2.- AUTOMATIZACIÒN
2.1. Fases para la puesta en marcha de un proyecto de automatización
Existen complejos procesos de automatización que requieren de la colaboración entre los
diversos departamentos de una empresa (gestión, logística, automatización, distribución,
etc.). En esta sección se enfoca el problema en concreto en la parte de automatización,
desde el punto de vista del trabajo que debe realizar el ingeniero/ingeniera técnica. El
marco metodológico consta de las fases siguientes, que el operario debe realizar:
- Automatización
- Supervisión
- Interacción
- Implementación
- Pruebas
Figura 1. Fases de un proyecto de automatización.
13
En el caso de llevar a la práctica un proyecto de automatización, es necesario seguir las
fases de la metodología presentada, así como indicar el tipo de operario o grupo de ellos
encargados de llevar a cabo las fases por separado o el conjunto de ellas.
La figura ilustra la secuencia ordenada de fases. Es decir, si la metodología quiere
llevarse a la práctica hay que seguir paso a paso el método de forma secuencial. Cabe
destacar el rol del estudiante en este esquema. El estudiante lleva a cabo cada una de las
fases; hace la transición entre una fase y la siguiente, y, finalmente, se encarga de
proceder a una interacción para rehacer el primer ciclo para introducir mejoras.
Las fases que aparecen en el marco metodológico no son conceptos puntuales; cada uno
de ellas puede tratarse en profundidad. A continuación, se presenta tan sólo un breve
resumen de cada una de las fases, ya que lo que se quiere constatar es la relación entre las
fases y los aspectos dinámicos intrínsecos de cada fase.
2.1.2. Automatización.
En estas líneas, la fase de automatización coincide con todas las propuestas que hacen las
referencias bibliográficas básicas de automatización y autómatas programables. En la fase
de automatización aparecen diversas tecnologías, entre ellas la sensórica y la neumática,
supeditadas a su conexión física con el automatismo (autómata programable, por ejemplo
2.1.3. Supervisión.
A continuación, en esta segunda fase, hay que desarrollar los pasos siguientes:
Hay que reunir el máximo de especificaciones a priori sobre los estados posibles en las
que se puede encontrar una máquina o un proceso, según la experiencia del agente
encargado de la automatización o según las peticiones del cliente.
Hay que definir los módulos a utilizar según la complejidad del problema (seguridad,
modos de marcha, producción) y representar gráficamente el caso de estudio mediante los
estados y las transiciones de la guía GEMMA (Guía de Estudios de modos de marcha y
paro).
14
Para cada módulo, hay que generar un GRAFCET parcial. Cabe destacar que en el caso
de producción, el GRAFCET de producción ya se ha generado en la fase de
automatización, de manera que lo que hay que establecer aquí es la relación con el resto
de módulos. En el caso del módulo de modos de marcha el GRAFCET de conducción
promueve la activación y desactivación del módulo de producción, que normalmente
presenta un desarrollo secuencial cíclico. Finalmente, mediante el módulo de seguridad,
el GRAFCET de seguridad pertinente vigila los dos módulos anteriores ante la posible
aparición de fallos o situaciones de emergencia en el sistema automatizado.
El operario procede a la supervisión cuando está vigilando la evolución del proceso
controlado automáticamente, y está atento a la presencia de posibles imprevistos que
merezcan activar el módulo de seguridad e intervenir directamente en el mismo.
Conviene indicar que GRAFCET muestra el control secuencial a modo de etapas de
funcionamiento de la máquina/proceso, mientras que la guía GEMMA muestra la
presencia de las acciones del operario humano en forma de estados de parada,
funcionamiento y fallo.
Una vez la fase de supervisión ya está consolidada, hay que establecer la fase de
interacción.
2.1.4. Interacción.
En la interacción entre la supervisión humana llevada a cabo por el operario y el proceso
controlado por parte del automatismo, hay que concretar la intervención del operario
mediante el diseño del panel de mando en función de las acciones físicas sobre
dispositivos y la recepción de señales informativas visuales o acústicas. Los dispositivos
concretos a utilizar dependen de los módulos definidos en la fase denominada
supervisión.
En concreto, presentamos una disposición básica de dispositivos en la siguiente sección.
Para el diseño del panel de mando se utilizan conceptos que aparecen en la normativa de
seguridad en máquinas, así como especificaciones ergonómicas y el conjunto de
situaciones a tratar mediante la guía GEMMA.
15
En automatización industrial, existe una gran diversidad de dispositivos, que se engloban
en lo que se conoce como interfaz persona-máquina. La siguiente sección muestra una
posible clasificación de interfaces persona-máquina en el ámbito industrial, mientras que
la sección 2.4 aborda en detalle el diseño de una interfaz para su uso con la guía
GEMMA. La comprensión de la fase de interacción es vital para que el usuario pueda
clasificar las diversas situaciones que se dan en el sistema automatizado y procesar la
información e intervenir con coherencia.
2.1.5. Implementación.
Sin duda, ésta es la parte más práctica del método y escapa a las pretensiones de este
proyecto. Son sus pasos más significativos:
Selección del lenguaje de programación del automatismo.
Traducción de GRAFCET a lenguaje de programación.
Esta fase requiere las habilidades prácticas del operario en la programación de
automatismos. Respecto a la traducción de GRAFCET a lenguaje de programación de
autómatas –como, por ejemplo, el esquema de contactos-, algunos usuarios utilizan el
GRAFCET de tercer nivel en su descripción operativa. Otros usuarios prefieren pasar
directamente el GRAFCET de segundo nivel, en su descripción tecnológica, al formato de
esquema de contactos.
Cabe destacar que el usuario debe respetar las singularidades observadas, ya que cada
casa comercial genera su lenguaje de programación conforme a unas normas propias de
diseño, de manera que lo único que queremos recalcar aquí
de forma genérica es que la representación formal de la guía GEMMA ha de
implementarse adecuadamente en el autómata programable correspondiente.
Una vez la fase de implementación está consolidada, hay que establecer la fase de
pruebas.
16
2.1.6. Pruebas
Una vez implementado el algoritmo general sobre el automatismo, el estudiante puede
verificar dicho algoritmo por partes; vigilar la evolución del proceso o interactuar con el
proceso controlado mediante el panel de mando, e incluso puede emular situaciones de
emergencia para analizar cómo responde el sistema automatizado ante la implantación de
la guía GEMMA. Frente a situaciones problemáticas, el operario puede depurar los
algoritmos parciales, o añadir más estados que inicialmente no se habían tomado en
consideración y rehacer el algoritmo general.
Evidentemente, para afrontar problemas complejos se recomienda dividir el problema en
módulos funcionales básicos, y así poder rehacer el algoritmo de forma metódica sólo en
las partes a rehacer. Conviene tener muy clara la identificación del aspecto a resolver y
clasificar, si es posible, a qué fase corresponde.
La figura anterior muestra las diversas fases secuenciales e iterativas y constituyen un
ejemplo de cómo estructurar un proyecto de automatización coherente atendiendo a las
tecnologías necesarias para su desarrollo. Al incluir una fase de interacción, debe quedar
claro que el operario forma parte del sistema persona-máquina diseñado, de ahí que una
nueva figura puede clarificar el rol de la tarea del operario.
17
Figura 2. Fase de procesos.
2.2. Introducción
El objetivo de la automatización es minimizar al intervención de operadores aplicando
tecnologías tele-informáticas a las actividades de control de las producción en los
sistemas en los cuales se pueda cerrar un lazo de información, lo que implica medir el pro
ceso, determinar su estado tomar una decisión en base a un objetivo pautado y actuar
sobre el proceso para llevarlo a su objetivo.
1. Cuáles son las razones para Automatizar un proceso industrial
Mejorar la productividad.
Disminuir costes.
2. Eliminar labores rutinarias.
3. Aumentar la seguridad de los trabajadores que pasan a labores de supervisión. 18
4. Aumentar la calidad de los productos
5. Disminuir el tiempo de espera en la producción
Realizar operaciones de alta precisión. Miniaturización, complejidad geométrica,
temperaturas, sensibilidad componentes.(Circuitos integrados).
2.3. Procesos con necesidad de mano de obra.
Existen procesos para los cuales la automatización es una tarea difícil o incluso
imposible, para ello se tiene que mantener la producción manual. Estos procesos tendrán
alguna o varias de las siguientes características:
Tareas tecnológicamente difíciles de automatizar.
Productos con cortos periodos de vida.
Productos a medida.
Productos con grandes variaciones en la demanda.
Reducir pérdidas ante el fracaso de un producto.
Además, existen tareas que los sistemas automatizados no pueden atender y que serán
realizadas por un operador cualificado.
Estas tareas son por ejemplo: Mantenimiento de equipos, Programación de sistemas,
Equipos de ingeniería, Dirección y supervisión de plantas
2.4. Autómatas Programables.
2.4.1 Sistemas de control
Sistema: Combinación de componentes que actúan juntos y realizan objetivo
determinado. Un sistema se comunica con el exterior mediante sus entradas y salidas.
Internamente puede estar compuesto de varios subsistemas
Variable controlada: Es la cantidad o condición perteneciente al sistema cuyo
comportamiento se pretende controlar. Normalmente corresponden a la salida del
sistema.
Variable manipulada: Es la cantidad o condición del sistema sobre la que se
19
puede actuar, influenciando la variable controlada.
Normalmente corresponden a las entradas.
Control: Llevar el sistema a un régimen deseado actuando sobre las variables
manipuladas.
Controlador: Sujeto externo al sistema cuya misión es controlar dicho sistema. El
controlador es automático si consigue controlar el sistema sin intervención humana.
Órdenes: Normalmente definen un objetivo respecto las variables controladas.
Controlador en bucle cerrado: Controlador que define el valor de las variables
manipuladas en función de las órdenes y el valor de las variables controladas.
2.4.2. Elementos de un sistema automático.
ACCIONES
DESEADAS
Figura 3. Elementos de un sistema automático.
2.4.3. Acciones.
20
FUENTEDE
ENERGIA
ORGANOSDE
MADO/CONTROL
ORGANOSDE
TRABAJO
INTERFASUSUARIO
ÒGANOSSENSORIALES
PROCESO
Actuación sobre el medio o proceso, con frecuencia son operaciones que se pueden
repetir indefinidamente. Suelen ser acciones humanas susceptibles de ser sustituidas por
acciones mecánica realizadas por los órganos de trabajo.
2.4.4. Fuentes de Energía
Las operaciones y movimientos de los sistemas automáticos suponen un gasto energético
que ha de ser aportado por un medio externo.
Suele denominarse fuente de potencia a aquélla que suministra energía a los órganos de
trabajo que actúan sobre el proceso.
Las funciones propias del sistema automático también necesitan de un soporte energético.
2.4.5. Órganos de Mando/Control
Representa el sistema que decide cuando realizar las acciones, que acciones realizar, y en
su caso, el valor que han de tener algunos de los parámetros que definen una acción o
tarea.
2.4.6. Órganos Sensoriales
Son sistemas cuya misión consiste en captar o medir determinados valores o magnitudes
durante la realización del proceso. Estos órganos proporcionan información a los órganos
de mando para que estos puedan dividir consecuentemente.
CAPITULO III
21
3. TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO.
3.1. Procesos Continuos.
Las magnitudes que determinan la evolución del proceso cambian de forma continua en el
tiempo. Existe una similitud entre los procesos continuos y los sistemas electrónicos
analógicos.
3.2. Procesos por Lotes.
Son procesos discretos en los que intervienen más de un elemento o pieza inicial para ser
transformados en un solo producto.
3.3. Mando de un sistema de Automatización, Control Secuencial
El concepto de Automatización industrial suele aplicarse al control de procesos discretos.
Los órganos de mando reciben información discreta del proceso y proporcionan órdenes
discretas sobre los órganos de trabajo.
Los sistemas de mando adquieren una estructura secuencial:
El proceso se divide en una serie de estados o estadios.
Cada estado se activa y desactiva de forma secuencial.
Cada estado activo tiene asociada una serie de acciones.
En múltiples ocasiones, en el control de un proceso se ven involucradas magnitudes de
naturaleza continua y magnitudes de naturaleza discreta.
En estos casos es necesario aplicar estrategias tanto secuenciales como de regulación. Es
lo que se denomina control híbrido
3.4. SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÒN.
3.4.1. Sistemas de Automatización Mecánica.
3.4.1.1. Mecanismos habituales: Engranajes, correas de transmisión, palancas etc.
Ejemplos: Tornos, Fresadoras, Relojes Mecánicos etc.
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3.4.1.2. Sistemas de Automatización Neumática.
Mecanismos Habituales: Compresores, electroválvulas, émbolos etc.
Ejemplos: Frenos de Ferrocarriles, máquinas de disparo neumático etc.
3.4.1.3. Sistemas de Automatización Hidráulica,
Presenta características muy similares a los mecanismos neumáticos, solo que el mando
hidráulico tiene un tiempo de respuesta inferior al mando neumático.
3.5. AUTOMATIZACIÒN Y CONTROL.
En la actualidad, la necesidad de automatizar la producción no afecta únicamente a las
grandes empresas, sino también a la pequeña industria. Incluso la industria artesanal se ve
obligada a desarrollar métodos de producción racionales que excluyan el trabajo manual y
que no dependa de la habilidad humana.
La automatización de la máquina para la fabricación de los tochos la realiza un Variador
de frecuencia el cual es controlado con un motor a través de los contactores, guarda
motor, que están dispuestos en un tablero electico de control.
Figura 4. Tablero eléctrico de control.
CAPITULO IV
23
4. CIRCUITOS
4.1. DISEÑO DEL CIRCUITO DEL PANEL DE CONTROL.
El panel de control es el responsable de todos los movimientos de la máquina, para esto
se utiliza un sistema de última generación, Variador de Frecuencia ACS 355, eliminando
la necesidad de operación manual. La automatización de los procesos a realizarse, es
flexible con relación a aquella rígida que utiliza paneles de relés. Por lo cual se puede
decir que el control mediante el variador de frecuencia que a la vez utiliza menos espacio
y cuesta menos que los paneles de relés medianos y largo tamaño. El uso del
VARIADOR DE FRECUENCIA ACS 355 elimina el costo que se realiza en el cableado
del panel de control a trabajar en interface con el equipo industrial.
Además se ha provisto dentro del panel de control de un circuito para los movimientos
manuales de cada uno de los elementos de la máquina. Esto se requiere para casos de
emergencia y sobrantes de material que no se pueda alimentar automáticamente.
4.1.1. Circuito eléctrico.
Los diagramas correspondientes al circuito eléctrico se lo pueden dividir en dos partes:
Circuito de potencia
Circuito de control
4.1.1.1. Circuito de potencia.
El circuito de potencia se lo ha desarrollado en dos esquemas: El diagrama del circuito de
potencia de motores que tiene en la primera conexión al motor de la mezcladora con un
arranque estrella triangulo, el diagrama del segundo motor es del sistema hidráulico con
un arranque directo, el tercer motor es del elevador y tiene dos contactores para un
cambio de giro debido a la subida del material en el cangilón de la mezcladora a la tolva
de alimentación y su posterior bajada.
24
Las conexiones de los últimos motores son para arranques directos y son monofásicos. El
puente que se realiza entre el 4 del relé térmico y el 5 del contactor se debe a que tiene
que estar energizadas las tres líneas del térmico para que se proteja el motor y se dispare
el relé cuando haya una sobrecarga del motor.
Las bobinas de los relés auxiliares electromecánicos son accionadas por el Variador de
Frecuencia o por un mando manual, el solenoide de descarga se activa cuando no trabajen
los cilindros y permite el paso del aceite directo al tanque sin pasar por el relief, el resto
de solenoides accionan la salida y lo retorno de los cilindros hidráulicos.
4.1.1.1.1. Circuito de control
El circuito eléctrico de control se desarrolla en dos esquemas: El diagrama de conexiones
del Variador de frecuencia describe el orden de entradas y salidas a conectarse en la base
y en el módulo de ampliación, los voltajes que se utilizan en los comunes 0,2 y 3 de las
salidas de la base son 24V DC, en el común 2 se utiliza un voltaje de 220V CA.
Las salidas de los comunes 0,2 y 3 controlan los relés auxiliares que cierran los contactos
y permiten que se energicen las bobinas de las electroválvulas.
Las salidas del común 1 controlan las bobinas de los contactores de los motores del
elevador (subida y bajada), los contactores de los motores de la vibración y el relé auxiliar
de la electroválvula de descarga.
4.2. Elementos a controlar
4.2.1. Disyuntor.
Un disyuntor magnético es un interruptor automático que utiliza un electroimán para
interrumpir la corriente cuando se da un cortocircuito (no una sobrecarga). En
funcionamiento normal, ésta pasa por la bobina del electroimán creando un campo
magnético débil.
25
Si la intensidad es mayor de un determinado valor, el campo magnético creado es
suficientemente fuerte como para poner en funcionamiento un dispositivo mecánico que
interrumpe la corriente eléctrica. El valor de esta corriente suele ser de entre 3 y 20 veces
mayor que la corriente nominal, protegiendo al circuito de cortocircuitos.
Se suelen usar para proteger motores con arrancadores cuando estos últimos disponen de
protección térmica integrada. (La protección térmica es la encargada de interrumpir la
corriente en condiciones de sobrecarga).
La utilización de este término puede variar en distintas regiones para referirse a
interruptores automáticos accionados por sobrecargas de un circuito o para interruptores
automáticos accionados por pérdidas de energía fuera del circuito. Para este último caso
véase Interruptor diferencial.
Un disyuntor, interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un
circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede
de un determinado valor, o en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de
evitar daños a los equipos eléctricos.
A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor
puede ser rearmado una vez localizado y reparado el problema que haya causado su
disparo o desactivación automática.
Los disyuntores se fabrican de diferentes tamaños y características, lo cual hace que sean
ampliamente utilizados en viviendas, industrias y comercios.
Figura 5. Un disyuntor Magneto térmico Monofásico Bipolar.
26
Dentro de los parámetros o características más importantes que definen un disyuntor son:
Calibre o corriente nominal: corriente de trabajo para la cual está diseñado el
dispositivo. Existen desde 5 hasta 64 amperios.
Tensión de trabajo: tensión para la cual está diseñado el disyuntor. Existen
monofásicos (220 V) y trifásicos (380 V).
Poder de corte: intensidad máxima que el disyuntor puede interrumpir. Con mayores
intensidades se pueden producir fenómenos de arco voltaico, fusión y soldadura de
materiales que impedirían la apertura del circuito.
Poder de cierre: intensidad máxima que puede circular por el dispositivo al momento
del cierre sin que éste sufra daños por choque eléctrico.
Número de polos: número máximo de conductores que se pueden conectar al
interruptor automático. Existen de uno, dos, tres y cuatro polos.
Los disyuntores más comunes son los que nombramos a continuación:
Disyuntor magneto-térmico o disyuntor magnético.
Disyuntor térmico
Disyuntor por corriente diferencial
Guardamotor.
Los disyuntores están constituidos por una parte magnética y otra térmica.
Parte térmica: compuesta por un bimetal, por el que circula corriente que alimenta la
carga. Cuando la carga es superior a la intensidad admitida, el aparato se calienta y
dilata el bimetal, el cual se arquea cortando el circuito.
Parte magnética: formada por una bobina con núcleo y parte móvil. Dicha parte móvil
es arrastrada por el campo magnético que genera la bobina al superar la intensidad
nominal del aparato, con lo que se corta el circuito.
4.2.2. Funcionamiento
Dispositivo térmico.- presente en los disyuntores térmicos y magneto térmicos. Está
compuesto por un bimetal calibrado por el que circula la corriente que alimenta la
carga.
27
Cuando ésta es superior a la intensidad para la que está construido el aparato, se
calienta, se va dilatando y provoca que
bimetal se arquee, con lo que se consigue que el interruptor se abra automáticamente.
Detecta las fallas por sobrecarga.
Está conformado de un solenoide o electroimán, cuya fuerza de atracción aumenta
con la intensidad de la corriente. Los contactos del interruptor se mantienen en
contacto eléctrico por medio de un pestillo, y, cuando la corriente supera el rango
permitido por el aparato, el solenoide libera el pestillo, separando los contactos por
medio de un resorte. Algunos tipos de interruptores incluyen un sistema hidráulico de
retardo, sumergiendo el núcleo del solenoide en un tubo relleno con un líquido
viscoso. El núcleo se encuentra sujeto con un resorte que lo mantiene desplazado con
respecto al solenoide mientras la corriente circulante se mantenga por debajo del valor
nominal del interruptor. Durante una sobrecarga, el solenoide atrae al núcleo a través
del fluido para así cerrar el circuito magnético, aplicando fuerza suficiente como para
liberar el pestillo.
Este retardo permite breves alzas de corriente más allá del valor nominal del aparato,
sin llegar a abrir el circuito, en situaciones como por ejemplo, arranque de motores.
Las corrientes de cortocircuito suministran la suficiente fuerza al solenoide para
liberar el pestillo independientemente de la posición del núcleo, evitando, de este
modo la apertura con retardo. La temperatura ambiente puede afectar en el tiempo de
retardo, pero no afecta el rango de corte de un interruptor.
Dispositivo magnético, Interior de un disyuntor.- presente en los disyuntores
magnéticos y magneto térmicos, lo forma una bobina, un núcleo y una parte móvil. La
intensidad que alimenta la carga atraviesa dicha bobina, y en el caso de que ésta sea
muy superior a la intensidad nominal del aparato, se crea un campo magnético que es
capaz de arrastrar a la parte móvil y provocar la apertura del circuito de forma casi
instantánea. Detecta las fallas por cortocircuito que pueda haber en el circuito
eléctrico.
Bajo condiciones de cortocircuito, circula una corriente muchísimo mayor que la
corriente nominal; cuando un contacto eléctrico abre un circuito en donde
28
hay gran flujo de corriente, generalmente se produce un arco eléctrico entre
dichos contactos ya abiertos, que permite que la corriente siga circulando. Para
evitarlo los interruptores incorporan características para dividir y extinguir el arco
eléctrico.
En pequeños interruptores se implementa una cámara de extinción del arco, la cual
consiste en varias placas metálicas o crestas de material cerámico, que ayudan a bajar
la temperatura del arco.
La capacidad de ruptura o poder de corte de un interruptor es la máxima corriente de
cortocircuito que es capaz de interrumpir con éxito sin sufrir daños mayores. Si la
corriente de cortocircuito se establece a un valor superior al poder de corte de un
interruptor, éste no podrá interrumpirla, y se destruirá.
Los pequeños interruptores pueden ser instalados directamente junto al equipo a
proteger, aunque generalmente se disponen en un tablero diseñado para tal fin. Los
interruptores de potencia se emplazan en gabinetes o armarios eléctricos, mientras que
los de alta tensión se pueden ubicar al aire libre.
Figura 6. Interior de un disyuntor.
29
4.3. Protecciones Eléctricas.-
En el esquema ilustrado, podemos apreciar la presencia de un disyuntor o automático
monofásico y uno trifásico, los cuales actúan en cada circuito por separado.
Cabe hacer notar que los fusibles son los elementos que realmente se deben utilizar en el
circuito de mando, con una capacidad de dos amperes como máximo.
El otro elemento que también es importante, el relé térmico, cuyo papel es proteger el
motor contra una sobre carga, es decir, una demanda de corriente superior a la que
registra en placa. Esta función la desempeña la línea de fuerza de este dispositivo.
Asociada al circuito de mando, se agrega la línea de control del relé térmico, cuya función
es interrumpir el funcionamiento de este cuando se ha producido la sobre carga. Los
contactos 95-96 son cerrados, mientras que los 97 y 98 son abiertos, conmutando su
función cuando se ha sobre cargado el motor.
Este circuito de mando también es aplicable a los motores monofásicos en donde solo se
modifica el circuito de fuerza, de acuerdo al tipo de motor monofásico.
Una derivación de este circuito es el mando local distancia que es similar al circuito 9/24
en su funcionamiento, pero su circuitería difiere ostensiblemente.
En este circuito se pueden agregar pulsadores de parada en serie con el que ya existe, más
igual cantidad de pulsadores de partida en paralelo .El trazado del circuito práctico se deja
de ejercicio a los alumnos.
4.3.1. BREAKERS (INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS).
Funciones.
Mando y protección contra las sobrecargas y cortocircuitos.
Instalaciones domésticas.
Descripción
Calibre In: 6 a 40A.
Temperatura de referencia: 30 °C.
Tensión de empleo: 230 VAC.
30
Poder de corte: según IEC 60898.
Tipo Tensión PdC (lcn)
(V) CA (A)
1P 230 6000
Maniobras (A-C): 20.000.
Curvas de disparo:
Curva C: los disparos magnéticos están entre 5 y 10 In.
Tropicalización: ejecución 2 (humedad relativa 95 % a 55 °C).
Peso g Tipo 1P
DOMAE 127
Conexión Bornes para cables rígidos de hasta 25 mm2.
Capacidad Curva de desconexión Corriente nominal máxima del curva C para aplicación 6,10,16,20,25,32 o 40A borne: 25 mm2. Residencial.
Corriente máxima de Cortocircuito:6000 A
Clase de limitación: 3
Ancho en pasos de 9 mm: 2
Figura 7. Breaker o Interuptor.
4.4. CONTACORES.
Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o
interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de
mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos).
31
Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un
receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos
posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna
por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de
funcionamiento se llama de "todo o nada".
Figura 8. Contactor.
4.4.1. Principales Características.
Operación AC-3 hasta 22A.
Contactores CA y CC con mismo tamaño para serie hasta 16A.
Tensión nominal de aislamiento 690V.
Menor consumo y disipación de calor, permitiendo actuación directa de PLC sin
acople de relé.
Línea completa de accesorios, compacto y rápido montaje.
32
4.4.2. Partes del Contactor.
Figura 9. Partes de un contactor.
Figura 10. Como conectar un contactor a botoneras.
33
4.4.3. Funcionamiento.
Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el
establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso
de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetra polar, etc. realizándose las maniobras
simultáneamente en todas las vías.
Los contactos auxiliares son de dos clases: abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman
parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las auto alimentaciones, los mandos,
enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo.
Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta
mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares,
estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o
desplazamiento puede ser:
Por rotación, pivote sobre su eje.
Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.
Combinación de movimientos, rotación y traslación.
Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de
presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. Si se debe gobernar
desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada
en serie.
4.4.4. Clasificación.
Por su construcción se clasifica de la siguiente manera:
Contactores electromagnéticos
Su accionamiento se realiza a través de un electroimán.
Contactores electromecánicos
Se accionan con ayuda de medios mecánicos.
34
Contactores neumáticos
Se accionan mediante la presión de aire.
Contactores hidráulicos
Se accionan por la presión de aceite para cargar.
Contactores estáticos
Estos contactores se construyen a base de tiristores. Estos presentan algunos
inconvenientes como: Su dimensionamiento debe ser muy superior a lo necesario, la
potencia disipada es muy grande, son muy sensibles a los parásitos internos y tiene una
corriente de fuga importante además su costo es muy superior al de un contactor
electromecánico equivalente.
4.4.5. Criterios para la elección de un contactor.
Debemos tener en cuenta algunas cosas, como las siguientes:
1. El tipo de corriente, la tensión de alimentación de la bobina y la frecuencia.
2. La potencia nominal de la carga.
3. Si es para el circuito de potencia o de mando y el número de contactos auxiliares que
necesita.
4. Para trabajos silenciosos o con frecuencias de maniobra muy altas es recomendable el
uso de contactores estáticos o de estado sólido.
4.4.6. Ventajas de los contactores.
Los contactores presentan ventajas en cuanto a los siguientes aspectos, por los que se
recomienda su utilización: automatización en el arranque y paro de motores, posibilidad
de controlar completamente una máquina, desde varios puntos de maniobra o estaciones,
se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy
pequeñas, seguridad para personal técnico, dado que las maniobras se realizan desde
lugares alejados del motor u otro tipo de carga, y las corrientes y tensiones que se
manipulan con los aparatos de mando son o pueden ser pequeños, control y
automatización de equipos y máquinas con procesos complejos, mediante la ayuda de
35
aparatos auxiliares (como interruptores de posición, detectores inductivos, presos tatos,
temporizadores, etc.), y un ahorro de tiempo a la hora de realizar algunas maniobras.
A estas características hay que añadir que el contactor:
Es muy robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados.
Se adapta con rapidez y facilidad a la tensión de alimentación del circuito de control
(cambio de bobina).
Facilita la distribución de los puestos de paro de emergencia y de los puestos
esclavos, impidiendo que la máquina se ponga en marcha sin que se hayan tomado
todas las precauciones necesarias.
Protege el receptor contra las caídas de tensión importantes (apertura instantánea por
debajo de una tensión mínima).
Funciona tanto en servicio intermitente como en continuo.
4.4.7. Tipos de contactos
Figura 11. Tipos de contactos.
36
4.4.8. Relés térmicos.
El relé térmico es un elemento de protección que se ubica en el circuito de potencia,
contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos
elementos, bimetales, bajo el efecto de la temperatura, para accionar, cuando este alcanza
ciertos valores, unos contactos auxiliares que desactiven todo el circuito y energicen al
mismo tiempo un elemento de señalización.
Este dispositivo de protección garantiza:
Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en
condiciones de calentamiento anómalas.
La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando
paradas imprevistas.
Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.
Figura 12. Relé térmico.
4.4.9. Principio de funcionamiento de los relés térmicos:
Son elementos de protección contra sobrecargas, cuyo principio de funcionamiento se
basa en la deformación de ciertos materiales (bimetales) bajo el efecto del calor.
37
Cuando alcanza una temperatura determinada, acciona el sistema de contactos del relé, lo
que permite gobernar la maniobra del sistema arrancador.
El bimetal está formado por metales de diferente coeficiente de dilatación soldados entre
si. El calor necesario para deflactar la lámina bimetálica, es producido por unas
resistencias arrolladas al bimetal, atreves de los cuales circula la corriente que va de la red
al motor.
Los bimetales empezaran a deformarse cuando la corriente sobrepase el valor nominal
para el cual se construyen las resistencias; este desplazamiento provoca la conmutación
de los contactos auxiliares. La acción da lugar a la des energización de la bobina y a la
activación de los elementos de señalización que corresponda.
El tiempo de respuesta de los relés térmicos, es inversamente proporcional a la magnitud
de corriente que circula por los arrollados del bimetal. A mayor intensidad, menor será el
tiempo de disparo.
Todos los relés térmicos son ajustables. El ajuste debe realizarse a través de una perilla
externa, el valor de la corriente nominal del motor.
Una vez que el relé térmico se haya disparado, se podrá reactivar de la siguiente manera:
Rearme manual: con el objetivo de evitar una nueva conexión en forma automática, al
bajar la temperatura del bimetal.
Rearme automático: la conexión del contactor podrá producirse después del enfriamiento
del bimetal.
En casos especiales, en los que la corriente pico de arranque es muy alta, se puede usar
relés térmicos de acción retardada, cortocircuitar el relé durante ese tiempo, o bien hacer
uso de transformadores de intensidad.
La solución para el caso en que la frecuencia de maniobras sea elevada, es ajustar el relé
por encima de la intensidad nominal del motor, pero únicamente hasta ciertos valores, ya
que de lo contrario la garantía de protección y eficiencia del relé se reducirá.
38
El ajuste de un relé térmico, es correcto, si corresponde exactamente a la intensidad
nominal del motor, salvo las excepciones expuestas anteriormente. Una regulación baja
impide desarrollar la potencia total del motor, y una regulación alta no ofrecerá
protección completa, si se producen las sobrecargas.
Si un relé correctamente ajustado, desconecta con mucha frecuencia el motor, será
necesario disminuir la carga del motor o cambiarlo por uno de mayor rango.
Si el término actuara como protección de los siguientes casos:
Cuando la corriente demandada por el motor sea muy alta causada por una
sobrecarga mecánica.
Cuando la corriente demandada por el motor sea muy alta, ocasionada por una
caída apreciable en la tensión de alimentación, estando el motor en plena carga.
Un arranque seguido del bloqueo del motor de la máquina.
Características Generales:
Diseñados en concordancia con las normas VDE 0660/IEC, 292, así como las
normas DIN competentes y documentos de armonización CENELEC.
Diseño estándar tropicalizado.
Clase 10: Tiempo de disparo de 10s a 6 veces In.
Protección contra falla de fase, a excepción de los modelos b200 y b400.
Compensación térmica.
Rearme manual o automático.
Pulsador de parada (reset) disponible.
Los modelos b7S, b27T, b27S, b77S, y b177S poseen pulsadores multifunción,
para optimizar la programación de las operaciones de rearme y parada del térmico.
39
4.5. Guardamotor.
Un guarda motor es un interruptor magneto térmico, especialmente diseñado para la
protección de motores eléctricos. Este diseño especial proporciona al dispositivo una
curva de disparo que lo hace más robusto frente a las sobre intensidades transitorias
típicas de los arranques de los motores.
El disparo magnético es equivalente al de otros interruptores automáticos pero el disparo
térmico se produce con una intensidad y tiempo mayores.
Los guarda motores son interruptores de cierre automáticos que poseen un disyuntor
térmico de sobrecarga y a veces un disyuntor magnético de cortocircuito.
Disponen de un mecanismo de disparo térmico para proteger el devanado del motor
(protección contra sobrecarga) y, generalmente, de un mecanismo de disparo
electromagnético (protección contra cortocircuito).
Se puede montar dispositivos suplementarios en los guarda motores, por ejemplo,
mecanismos de disparo por disminución de la tensión o de corriente de trabajo,
conmutadores auxiliares y avisadores de disparo
Los guarda motores que protegen contra sobrecarga al motor, y contra cortocircuito y
sobrecarga a la línea de alimentación y al motor, tienen que estar conectados al principio
de la línea de alimentación del motor
Figura 13. Guardamotor.
40
Los guarda motores con disparo electromagnético que pueden dominar con seguridad las
corrientes de cortocircuito que se puedan producir en el circuito en el que estén
conectados, es decir, que sean capaces de conmutar también en caso de cortocircuito, se
pueden utilizar sin intercalar un fusible antes de la red.
En cada circuito del guarda motor hay un mecanismo de disparo bimetálico y otro
electromagnético en serie. Cuando el guarda motor está ajustado para valores de corriente
bajos, la resistencia propia del mecanismo de disparo bimetálico es lo suficientemente
grande para limitar la corriente de cortocircuito a valores menores que la capacidad de
corte del guarda motor.
Estos interruptores se denominan guarda motores seguros
Si la corriente de cortocircuito producida supera la capacidad de corte del guarda motor,
es necesario que un dispositivo de protección conectado antes del guarda motor se haga
cargo de la protección contra el cortocircuito.
4.5.1. Funciones:
Las funciones que realiza un guarda motor pueden ser las siguientes:
Protección de la instalación.
Protección contra cortocircuitos.
Protección del motor.
Amplio rango de compensación de la temperatura ambiente.
Protección de fallo de fase.
Como conectar un guarda motor.
4.5.2. Como se conecta un Guardamotor a un Motor.
Un guardamotor “salva motor” es un dispositivo capaz de cubrir por si solo las 4
exigencias de un circuito de control para un motor.
41
Figura 14. Como conectar un guardamotor a un motor.
Los guardamotores son protecciones que a diferencia de un fusible o una térmica se
pueden regular, por ello se deben comprar para la intensidad adecuada según el motor.
Un guardamotor simplifica y elimina problemas de coordinación, reduce dimensiones de
equipo y cableado.
Se puede emplear en motores monofásicos.
Figura 15. Diagrama eléctrico de conexión de guardamotor para un motor monofásico.
42
4.5.3. Partes del guardamotor.
Figura 16. Partes de un guardamotor y conexión.
43
Las características principales de los guardamotores, al igual que de otros interruptores
automáticos magneto térmicos, son la capacidad de ruptura, la intensidad nominal o
calibre y la curva de disparo.
Proporciona protección frente a sobrecargas del motor y cortocircuitos, así como, en
algunos casos, frente a falta de fase.
Pero contrariamente a lo que ocurre con los pequeños interruptores automáticos magneto
térmicos, los guardamotores son regulables; resultado de lo cual se dispone en una sola
unidad de las funciones que de otra manera exigirían por ejemplo la instalación de al
menos tres unidades a saber: interruptor, contactor y relevo térmico.
Figura 17. Interior de un guardamotor.
4.5.4. Descripción de las Características principales:
44
Protección del Circuito Eléctrico + Maniobra y Protección del Motor
El guardamotor MPW es una solución compacta para la protección del circuito eléctrico y
arranque/protección de motores hasta 60 hp (380V) / 75 hp(440V). Posee elevada
capacidad de interrupción, permitiendo su empleo incluso instalaciones con elevado nivel
de corrientes de cortocircuito. Asegura total protección al circuito eléctrico y al motor a
través de su disparador térmico (ajustable para protección contra sobrecargas y tiene un
mecanismo diferencial con sensibilidad contra falla de fases) y magnético (pre ajustado
en 13 x In para protección contra cortocircuitos).
Posee versiones con accionamiento a través de botones (MPW16) o por accionamiento
rotativo (MPW25/65/100) y indicación de disparo (Trip), permitiendo al operador la
visualización del estado del guardamotor. Los guardamotores pueden ser bloqueados con
candados o similar en la posición "desconectado", garantizando la seguridad en
mantenimientos.
4.5.5. Características Generales
Disparadores
Magnético – A través del Disparador Magnético, los MPW's ofrecen protección contra
cortocircuito de la instalación del motor, con disparo fijo en 13 veces la máxima corriente
del rango de ajuste del guardamotor
Térmico - El disparador térmico es ajustable y responsable por la protección contra
sobrecarga y sensibilidad contra la falta de fase de la instalación del motor de acuerdo a la
norma IEC60947-4-1, clase de disparo 10
Especificación y Fijación
Para a especificación correcta dos guardamotores MPW's es importante certificarse de las
corrientes de servicio y nominal del motor a ser protegido. El ajuste de corriente en el
guardamotor debe estar de acuerdo con la corriente de servicio a fin de obtenerse todas
las protecciones del mismo.
CAPITULO V
45
5. Principales componentes eléctricos
5.1 PULSADORES
. Figura 18. Tipos de Pulsadores.
Elemento electromecánico de conexión y desconexión. Para activarlo hay que actuar
sobre él, pero al eliminar la actuación, el pulsador se desactiva por sí mismo
.
ABB ofrece una completa gama de elementos de mando y señalización para todo tipo de
aplicaciones industriales. Todos los pulsadores, pilotos y actuadores son rápidos y fáciles
de instalar, siendo una elección de natural para cuadristas, instaladores. Combinando un
surtido de componentes y accesorios, ABB te ofrece una amplia gama de variantes y
funciones de pilotos, desde un simple piloto a pulsadores dobles y paradas de emergencia.
Son dispositivos electromecánicos destinados al comando de interruptores
electromecánicos o contactores, los cuales a su vez comandan motores eléctricos de
corriente continua o alterna.
5.1.1 Funcionamiento.46
El botón de un dispositivo electrónico funciona por lo general como un interruptor
eléctrico, es decir en su interior tiene dos contactos, al ser pulsado uno, se
activará la función inversa de la que en ese momento este realizando, si es un dispositivo
NA (normalmente abierto) será cerrado, si es un dispositivo NC (normalmente cerrado)
será abierto.
Existen dos tipos de pulsadores:
a) Simples
b) Dobles
5.2 Pulsadores simples:
Estos se caracterizan por tener un solo par de contactos, pudiendo ser normal abiertos o
normal cerrados. Los pulsadores cuyos contactos son normal abiertos, se denominan
pulsadores de Partida, mientras que los que poseen un par de contactos normal cerrados
se denominan de Parada. Ambos pulsadores actúan en forma combinada en el mando de
un contactor.
Figura 19. Pulsador simple.
5.2.1 Características de empleo:
Se admite cualquier posición de montaje Condiciones ambientales:
Temperatura de empleo: -25...+70°C
47
Temperatura de almacenamiento: -40...+85°C Grado de protección: Según IEC/EN: IP66, IP67 y IP69K Según UL: type 1, 2, 3R, 4, 4X, 12, 12K
5.3 Pulsadores dobles:
Estos pulsadores permiten seleccionar intuitivamente el pulsador doble adecuado a sus
necesidades. La caja y las inscripciones pueden componerse personalizadamente, además
de un modo particularmente simple con selección gráfica de componentes y función
arrastrar y soltar, así como vista gráfica preliminar.
Figura 20. Pulsador doble.
5.3.1 Características de empleo:
Se admite cualquier posición de montaje Condiciones ambientales: Temperatura de empleo: -25...+70°C Temperatura de almacenamiento: -40...+85°C Grado de protección: Según IEC/EN: IP66, IP67 y IP69K Según UL: type 1, 2, 3R, 4, 4X, 12, 12K.
5.4 Cuadro de señalización. 48
ELECCIÓN DE COLORES, DIRECCIÓN DE MANDO Y FUNCIONES DE CONTACTO
Tabla 1. Resumen del color de los pulsadores luminosos y su significado
Color Significado del color Utilizaciones típicas
Rojo Acción en caso de urgencia. — Parada de emergencia.
— Lucha contra incendios.
Parada o puesta fuera de tensión.
— Parada general.— Parada de uno o varios motores.— Parada de un elemento de una máquina.— Disparo de un interruptor.— Rearme combinado con parada.
Amarillo Intervención. — Intervenciones para evitar un peligro o un cambio no deseado.
Verde Puesta en servicio o puesta en circuito.
— Arranque general.— Arranque de uno o varios motores. — Puesta en marcha de un elemento de una
máquina. — Cierre de un interruptor.
Azul Todo significado especifico no cubierto por los colores anteriores.
— Un significado no cubierto por los colores rojo, amarillo y verde puede serle atribuido a este color en casos particulares.
Negro Gris Blanco
Sin significado especifico. — Puede utilizarse para cualquier función, exceptuando los pulsadores cuya única función sea la de parada o puesta fuera de tensión.
Figura 21. Colores y señalización.
5.4.1 Elementos de mando
Figura 22 Cuadro de
señalización.
5.4.2 Cuadro de señalización:
49
1.- Elementos de emergencia.- Debe estar siempre conectado en posición cerrada
( OFF(-)OFF) y a de ser de color Rojo.
2.- Elementos deparada.- Pueden ser blanco, gris o negro, preferentemente Negro.
El ROJO también esta permitido.
3.- Elemetos de puesta en marcha.- Pueden ser blancos, negros o grises preferentemente
Blanco.
También se permite en Verde.
4.- Combinación arranque-parada.- Puede ser Blanco, Gris o Negro.
No se permite el amarillo, verde o rojo.
5.- Retorno a una posición anterior tiene que ser azul, gris o negro, Preferentemente
AZUL.
6.- Retorno a una posición anterior con función parada puede ser blanco, azul o negro
preferentemente Negro.
El rojo también esta permitido.
Figura 23. Cuadro de colores de señalización.
Las luces para estas funciones, son generalmente de distintos colores, siendo por lo
general la de color rojo, que indica parada, mientras que la de color verde, indicará
marcha. Para la falla de sobre carga, aquí hemos establecido la de color amarillo para ello,
sin embargo, pueden aplicarse otros colores.
CAPITULO VI
50
6. Variador de Frecuencia ACS355
Figura 24. Variador de frecuencia.
“El Variador de Frecuencia ACS 355 se caracteriza por su tamaño compacto con integral
de EMC de filtro y seguir el cumplimiento de IEC61800-3 como estándar. Además es
fácil de configurar y su puesta en marcha es rápida y con precisión”.
ABB presenta el nuevo variador de frecuencia para maquinaria general, el ACS355. Estos
convertidores, que son el sustituto natural del ACS350 están concebidos para satisfacer
los requisitos de un amplio espectro de aplicaciones de maquinaria. Así, dichos
convertidores resultan ideales para aplicaciones en los sectores industriales de
alimentación y bebidas, manipulación de materiales, sistemas de elevación, textiles,
impresión y en el procesado de caucho, plástico y madera.
Los convertidores de frecuencia ABB para maquinaria general han sido diseñados para
ofrecer el proceso de instalación, configuración y puesta en servicio más rápido del
mercado. Son muy compactos y rentables. Equipados con la última tecnología en
computación y seguridad, estos convertidores están expresamente concebidos para una
doble función: satisfacer las exigencias en cuanto a producción y rendimiento de
integradores de sistemas, fabricantes de equipos originales y cuadristas, y cubrir las
necesidades de los usuarios finales con una amplia gama de aplicaciones.
51
Para aquella aplicaciones en las que las condiciones ambientales son más agresivas está
disponible la gama de convertidores con clase de protección IP66, IP67 y UL tipo 4X.
Figura 25. Conexión eléctrica del Variador.
6.1. Preparación de la Puesta en Marcha del Variador:
ATENCIÓN: La fuente de alimentación debe estar conectada al variador para realizar los
siguientes procedimientos de puesta en marcha. Algunas de las tensiones presentes están
al potencial de la línea de entrada. Para evitar el peligro de descarga eléctrica o daño al
equipo, el siguiente procedimiento debe ser realizado sólo por personal de servicio
calificado. Lea detalladamente y entienda el procedimiento antes de comenzar. Si un
evento no se produce durante la realización de este procedimiento, No Proceda.
Desconecte la fuente de alimentación incluso las tensiones de control suministradas por el
usuario.
52
Es posible que existan tensiones suministradas por el usuario aun cuando la potencia de
CA no se encuentre conectada al variador. Corrija el desperfecto antes de continuar.
Antes de Conectar la Fuente de Alimentación al Variador:
Confirme que todas las entradas se encuentren firmemente conectadas a los terminales
correctos.
Verifique que la potencia esquema de cableado de de línea de CA en el seccionador se
encuentre dentro del valor nominal del variador.
Verifique que toda la potencia de control digital sea de 24 voltios.
Verifique que los ajustes del micro interruptor Drenador (SNK)/Fuente (SRC) estén
configurados de manera correspondiente con el control. Vea la página 5 para conocer la
ubicación.
Importante: El esquema de control predeterminado es el de Fuente (SRC). El terminal de
Paro se conecta en puente (Terminales de E/S 01 y 11) para permitir la puesta en marcha
desde el teclado. Si se cambia el esquema de control a ordenador será necesario retirar el
puente de conexión de los terminales de E/S 01 y 11 e instalarse entre los terminales de
E/S 01 y 04.
Verifique que esté presente la entrada de Paro o no se pondrá en marcha el variador.
Importante: Si se utiliza el Terminal de E/S 01 como entrada de paro, el puente de
conexión entre los Terminales de E/S 01 y 11 debe retirarse
6.1.1. Conexión de la Fuente de Alimentación al Variador.
Conecte la potencia de CA y las tensiones de control al variador.
Familiarícese con las características del teclado integral (vea la página siguiente) antes de
ajustar cualquier parámetro del Grupo de Programación.
Arranque, Paro, Control de Dirección y Velocidad
53
Los valores de parámetro predeterminados de fábrica permiten controlar el variador desde
el teclado integral. No es necesaria programación alguna para arrancar, parar, cambiar la
dirección y controlar la velocidad directamente desde el teclado integral.
54
CAPITULO VII
7. MANUAL DE FUNCIONAMIENTO
7.1. FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA CENTRIFUGADORA
Figura 26. Máquina centrifugadora y tablero de control.
Máquina Centrifugadora para Aluminio diseñado para la elaboración y fabricaciòn de tochos de
aluminio en el proceso de centrifugación, ayudado de un Sistema de Automatización que
sencillamente proporciona una extensión y un refinamiento de métodos anteriores que han estado
en uso por largo tiempo, donde se transfieren tareas de producción, realizadas normalmente por
operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos con el afán de optimizar el tiempo
y mejorar el proceso productivo en la nave de fundición.
7.1.1 Principio de funcionamiento de la máquina:
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de
un motor de corriente alterna CA está determinada por la frecuencia de CA suministrada y el
número de polos en el estator, de acuerdo con la relación:
RPM = (120∗f )P
55
Dónde:
RPM = revoluciones por minuto.
f = frecuencia de suministro.
p = número de polos.
Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en motores
asíncronos son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada, resultarían en 3000 RPM, 1500
RPM, 1000 RPM y 750 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente y a la
frecuencia de 50 Hz. Dependiendo de la ubicación geográfica funciona en 50 Hz o 60 Hz.
Comparativamente con la cantidad de RPM del campo magnético las cuales si deberían cumplir
la ecuación arriba mencionada tanto en motores síncronos como en motores asíncronos, debido a
que sólo es atraído por el campo magnético exterior que lo aventaja siempre en velocidad, de lo
contrario el motor dejaría de girar en los momentos en los que alcanzase al campo magnético.
7.1.2 Velocidad de giro del molde.
Velocidad de giro.- Para determinar la velocidad de giro del molde se utilizó dos métodos:
mediante la ecuación de velocidad de rotaciòn de fundición centrífuga horizontal [13], y el uso
del nomograma ASM HANDBOOK.
Utilizando para los dos métodos un factor G de 60 que se encuentra entre el rango de los valores
recomendados para fundición centrífuga horizontal.
Dónde:
n : velocidad de giro en RPM.
g : gravedad en (m/s2).
Di: diámetro interior del molde en (m).
GF : factor G que relaciona la fuerza centrífuga con el peso.
Mediante el uso del Nomograma de la ASM Handbook tenemos:
56
7.1.3 Regulación de velocidad:
En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es
variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial denominado variador de
frecuencia (VFD), y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor eléctrico.
Esto último es posible en los motores de devanado separado, o los motores de conexión
Dahlander, pero solo es posible tener un cambio de polaridad limitado. En los motores asíncronos
las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio asincronismo que indica su
nombre, en estos se produce un desfase mínimo entre la velocidad de rotación (RPM) del rotor
(velocidad "real" o "de salida").
57
CAPITULO VIII
8. SEGURIDAD INDUSTRIAL EN EL TALLER DE FUNDICIÒN.
Toda persona que opere una máquina o herramienta en un taller de fundición debe tener
encuentra reglas de seguridad, ya que la mayor parte de los accidentes es ocasionado por falla
humana de un descuido, causados por los malos hábitos de trabajo.
PRECAUCIONES
La mayoría de los accidentes son causados por descuido y por tanto estos pueden prevenirse. Para
lo mismo se deben seguir las siguientes recomendaciones:
Nunca use ropas sueltas cerca de las maquinas.
No use anillos, relojes, etc., que puedan ser cogidos por la máquina.
No trate de usar una maquina sin antes entender perfectamente su mecanismo, y asegúrese
que sabe cómo parar la maquina antes de arrancarla.
Conserve siempre el piso el piso libre de aceite, grasa, herramientas y recortes de metal.
Pare siempre la máquina antes de medir, limpiar, o hacer cualquier programación
necesaria.
Nunca opere una máquina a menos que todos los aditamentos de seguridad estén en su
lugar.
No trate de parar la máquina con sus manos.
Evite las bromas y juegos en el taller.
Busque los primeros auxilios inmediatamente para cualquier herida sin importar qué tan
pequeña sea. El buen cuidado del taller no consiste sólo en la limpieza sino en limpieza y
orden; en cultivar el hábito del aseo; tener un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.
Todas las áreas de trabajo deben conservarse limpias y libres de estorbos a cada hora.
8.1. PROTECCIÓN DEL OPERADOR EN TALLER DE FUNDICIÒN.
Se reconoce que el uso del equipo protector personal es una consideración importante y
necesaria en el desarrollo de un programa de seguridad.
58
El método correcto es siempre el mejor. Los estudiantes no ven con gusto, por su
incomodidad, el empleo de dispositivos de protección personal.
8.2. ELEMENTOS DE SEGURIDAD.
En la seguridad industrial, la correcta utilización de los elementos de seguridad es fundamental
para mantener una excelente protección individual y del contexto laboral. Ante las posibles
situaciones de riesgo es necesario contar con el compromiso del profesional y la responsabilidad
planteada durante instrucciones y capacitaciones de normas y procedimientos de seguridad. La
concientización referida a la buena utilización de elementos de seguridad, herramientas y
artefactos eléctricos tiene mucha importancia al momento de enfrentar situaciones peligrosas, de
riesgo, o de manipulación de elementos en la rutina de trabajo. Cuidar la integridad del individuo
es uno de los objetivos visibles en las normas de seguridad.
8.2.1. Cabeza, ojos y oídos.
Figura 27. Elementos de protección.
Proteger las vías respiratorias y los ojos es de gran importancia cuando se realizan actividades
industriales. Los elementos de seguridad relacionados a la protección de los sentidos superiores,
están contemplados en todas las normas internacionales y son de uso obligatorio para los
individuos implicados en la tarea.
Entre los elementos de seguridad más importantes encontramos a los protectores auditivos, de
gran importancia cuando se realizan actividades con frecuencia de ruido muy altas y que pueden
afectar la audición.
59
En cuanto a la protección ocular en trabajos donde se registran riesgos de chispas, virutas,
esquirlas, es necesario utilizar gafas protectoras o anteojo de seguridad. Por lo general el anteojo
de seguridad es fabricado en policarbonato de alto impacto puede ser transparente totalmente y
tiene protección lateral. La protección de la cabeza está directamente encomendada al uso
correcto del casco. El casco es provisto por la institución contratante y debe ser utilizado durante
toda la jornada laboral sin excepción.
8.2.2. Tronco, manos y miembros inferiores.
Figura 28. Elementos de seguridad.
Los elementos de seguridad referidos a las zonas del cuerpo media y baja se encuentran
directamente relacionados con el tipo de actividad que se realice. En trabajos de altura es
fundamental la utilización del cinturón de seguridad, utilizar los enganches con exactitud puede
salvar la vida de la persona en las situaciones menos pensadas.
La faja lumbar es otro de los elementos que contribuyen a la buena posición anatómica del
trabajador, estos elementos, junto con los trajes de agua y mamelucos dependen de la situación
climática y las condiciones geográficas donde se trabaje.
La protección de manos está relacionada con el tipo de actividad que se realice; de este modo se
utilizan guantes de distintos materiales, para cubrir la tarea específica. En relación a la protección
de los pies, el calzado de seguridad debe ser tenido en cuanta sobre todo, cuando se trabaja en
contexto de riesgos de lesión en los pies.
60
8.2.3. Normas para instalaciones Eléctricas.
Debido a que el proyecto es netamente eléctrica se ha manejado las normas internas de
instalación y sus debidas normas técnicas, bajo la supervisión del Ing. Fabian Cárdenas director
del proyecto y asesor del proyecto; entre las cuales están las siguientes normas.
Utilización de cable adecuado.
Conducción del cable por ductos.
Manejo de código de colores.
Uso de protecciones eléctricas.
Instalación de cajas de revisión.
Identificación de cableado.
Puesta a tierra.
Existen normas internas para el mantenimiento eléctrico entre las cuales se pueden mencionar las
siguientes:
8.3. Normas Generales.
Debe avisar de cualquier condición insegura que observe en su trabajo y advertir de
cualquier defecto en los materiales o herramientas a utilizar.
Quedan prohibido las acciones temerarias (mal llamadas actos de valentía), que suponen
actuar sin cumplir con las Reglamentaciones
de Seguridad y entrañan siempre un riesgo inaceptable.
No hacer bromas, juegos o cualquier acción que pudiera distraer a los operarios en su
trabajo.
8.3.1. Normas específicas antes de la operación.
1.- Utilizar casco (el cabello debe estar contenido dentro del mismo y asegurado si fuese
necesario), calzado de seguridad dieléctrico, guantes aislantes para BT y anteojos de seguridad.
2.- Utilizar herramientas o equipos aislantes. Revisar antes de su uso el perfecto estado de
conservación y aislamiento de los mismos, tomas de corriente y conductores de conexión. 61
3.- Desprenderse de todo objeto metálico de uso personal que pudiera proyectarse o hacer
contacto con la instalación. Quitarse anillos, relojes o cualquier elemento que pudiera dañar los
guantes.
4.- Utilizar máscaras de protección facial y/o protectores de brazos para proteger las partes del
cuerpo.
5.- Aislar los conductores o partes desnudas que estén con tensión, próximos al lugar de trabajo.
6.- La ropa no debe tener partes conductoras y cubrirá totalmente los brazos, las piernas y pecho
8.3.2. Normas específicas durante la operación.
Abrir los circuitos con el fin de aislar todas las fuentes de tensión que pueden alimentar la
instalación en la que se va a trabajar. Esta apertura debe realizarse en cada uno de los
conductores que alimentan la instalación, exceptuando el neutro.
Bloquear todos los equipos de corte en posición de apertura. Colocar en el mando o en el
mismo dispositivo la señalización de prohibido de maniobra.
Verificar la ausencia de tensión. Comprobar si el detector funciona antes y después de
realizado el trabajo.
Puesta a tierra y la puesta en cortocircuito de cada uno de los conductores sin tensión
incluyendo el neutro.
Delimitar la zona de trabajo señalizándola adecuadamente.
8.3.3. Normas específicas posteriores a la operación.
Reunir a todas las personas que participaron en el trabajo para notificar la reposición de la
tensión.
Verificar visualmente que no hayan quedado en el sitio de trabajo herramientas u otros
elementos.
Se retirará la señalización y luego el bloqueo
Se cerrarán los circuitos
CAPITULO IX
62
Conexión eléctrica
Esquema de onda eléctrica del proceso de automatización63
V( RPM) Compacto tocho
(301 rpm) 301 300 Precalentamiento (206 rpm) transición 10 segundos 206 200
Centrifugado (153 rpm)
153
100
0 15min 8min 12min t(s)
CAPITULO X
64
PASOS PARA PROGRAMAR EL VARIADOR DE FRECUENCIA EN LA MÀQUINA CENTRIFUGADORA PARA ALUMINIO.
Los pasos para que la programación del variador sea fácil son los siguientes:
PASO #1Encendemos el breaker de la caja de protección del panel de control, seguido del guarda motor y lo más importante encendemos el Variador de Frecuencia para proceder a la programación respectiva siguiendo todos los pasos que a continuación vamos a detallar.
PASO #2Seguido de esto procedemos a ingresar donde dice menú y aplastamos la tecla y nos da un recuadro que encontramos en la fig. nos da los siguientes funciones: PARAMETROS, ASISTENTES, PAR CAMBIADO.
PASO #3Luego procedemos a digitar en el código número 84 en donde dice programación de secuencia.
.
PASO #4Seguido de esto nos ubicamos en el código 8420 que dice Seleccionar Referencia Estado 1 en este caso
65
PASO #5En esta imagen, Seleccionar Referencia Estado 1 corresponde al 12% que en este caso nos dice a cuantas revoluciones va a girar la máquina, y procedemos a guardar este dato.
rpm= 206%= 100rpm/motor= 1720
Selec .Refe .Est 1= rpm∗%rpm /motor
Selec .Ref . Est 1=206∗1001720
Selec .Ref . Est 1=12 %
PASO #6En esta imagen nos ubicamos en el código 8424 y ponemos editar, aquí seleccionaremos los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 900.0 segundos que corresponde a 15 minutos.
PASO #7En esta imagen, nos encontramos en el código 8424 RETAR CAMB EST 1 aquí esta seleccionado los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 900 segundos 15 minutos.
66
FORMULA
1 min= 60s15 min=? cuantos seg.
15 min. 60s 1 min X
= 900.0 seg
PASO #8Siguiendo con la programación nos ubicamos en el código 8430 que dice SELEC REF EST 2 en este caso nos dice que es el 8.9%.
PASO #9En esta imagen, Seleccionar Referencia Estado 2 corresponde al 8.9% que en este caso nos dice a cuantas revoluciones va a girar la máquina, y procedemos a guardar este dato.
rpm= 153%= 100rpm/motor= 1720
Selec .Refe .Est 2= rpm∗%rpm /motor
Selec .Ref . Est 2=153∗1001720
Selec .Ref . Est 2=8.9 %
PASO #10En esta imagen nos ubicamos en el código 8434 y ponemos editar, aquí seleccionaremos los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 480.0 segundos que corresponde a 8 minutos.
67
FORMULA
FORMULA
PASO #11En esta imagen, nos encontramos en el código 8434 RETAR CAMB EST 2 aquí esta seleccionado los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 480.0 segundos 8 minutos.
1 min= 60s8 min=? cuantos seg.
8 min. 60s 1 min X
= 480.0 seg
PASO #12Siguiendo con la programación nos ubicamos en el código 8440 y nos dice SELEC REF EST 3 en este caso nos dice que es el 17.5%.
PASO #13En esta imagen, Seleccionar Referencia Estado 3 corresponde al 17.5% que en este caso nos dice a cuantas revoluciones va a girar la máquina, y procedemos a guardar este dato.
rpm= 301
68
FORMULA
%= 100rpm/motor= 1720
Selec .Refe .Est 3= rpm∗%rpm/motor
Selec .Ref . Est 3=301∗1001720
Selec .Ref . Est 3=17.5 %
PASO #14En esta imagen nos ubicamos en el código 8444 y ponemos editar, aquí seleccionaremos los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 700.0 segundos que corresponde a 12 minutos.
PASO #15En esta imagen, nos encontramos en el código 8444 RETAR CAMB EST 3 aquí esta seleccionado los segundos que va a girar la máquina, en nuestro caso son 480.0 segundos 8 minutos.
1 min= 60s12 min=? cuantos seg.
12 min. 60s 1 min X
= 720.0 seg
PASO #16En este caso nos ubicamos en el código 8450 que dice SELEC REF EST 4 en este caso está seleccionado el 12% que vuelve al primer estado para empezar a disminuir la potencia del motor para en si bajar la velocidad del motor.
69
FORMULA
FORMULA
PASO #17En este caso nos ubicamos en el código 8452 que dice RAMPA EST 4 que nos quiere decir que en un lapso de 25 segundos va a disminuir paulatinamente la velocidad del motor en un 12%
PASO #18En este caso nos ubicamos en el código 8452 que dice RAMPA EST 4 que nos quiere decir que en un lapso de 25 segundos va a disminuir paulatinamente la velocidad del motor en un 12% y ponemos guardar y se guarda automáticamente los cambios.
PASO #19En esta imagen nos ubicamos en el código 8454 y ponemos editar, aquí seleccionaremos los segundos que va a girar la máquina, en este caso son 60 segundos.
70
PASO #20En este antepenúltimo paso estamos en el código 8454 RETAR CAMB EST 4 aquí esta seleccionado los 60 segundos que en donde va paulatinamente a girar la maquina al 12% que es aproximadamente unas 206 rpm y por ende dejara de girar la máquina y daremos por terminado todo la programación y por consiguiente el proceso de centrifugación para aluminio.
PASO #21En este último paso nos encontramos en el código 8461 que nos indica ORDENES EST 5 PARO DE UNIDAD en este estado la máquina para totalmente (termina el proceso de principio a fin y por consiguiente hemos cumplido el ciclo de elaboración de tocho final mediante este proceso de AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.)
PASOS PARA EL ENCENDIDO DE LA MÀQUINA CENTRIFUGADORA PARA ALUMINIO
71
Nota: Antes de encender la maquina verificar que la perilla del selector este en OFF y el botón PARO DE EMERGENCIA este sin presionar.
1.- Verifica que el tablero de protección este el breaker en ON.
2.- Encender el breaker del variador
.
72
3.- Observar si el guarda motor está en ON.
4.- Girar la perilla selectora en ON.
73
5.- En caso de emergencia presione el botón de PARO DE EMERGERNCIA.
74
CAPITULO XI
PRUEBAS Y RESULTADOS
11.1. Resultado de la Prueba I
La pieza obtenida nos dio como resultado que existe gran porosidad en las paredes del
tocho de aluminio debido a que el aluminio líquido no se distribuyó uniformemente a lo
largo del molde, el mismo que no se encontraba a la temperatura adecuada.
Figura 31. Prueba I
75
11.1.1. Resultado de la Prueba II
En esta segunda prueba nos dimos cuenta que mejoro la calidad del tocho debido a que la
colada de aluminio fue uniforme al momento de vertirle en el molde, además de visualizar
una pequeña porosidad y material refractario incrustado en la superficie externa, generando
así un cilindro poco aceptable.
Figura 32. Prueba II
11.1.2. Resultado de la Prueba III
La pieza obtenida se encuentra dentro de los parámetros requeridos, alcanzando un alto
porcentaje de aceptabilidad.
76
Figura 33. Prueba III
11.1.3. Resultado de la Prueba IV
El cilindro obtenido muestra un acabado superficial mejorado, libre de porosidades y
agrietamientos, alcanzando una calidad muy aceptable.
Figura 34. Prueba IV
77
ValorUnitario
Descripción Cantidad Unidad Valor Total
MATERIALESMotor eléctrico trifásico WEG 60 Hz 3HP 100 rpm
1 Unidad 310,00 310,00 Variador de frecuencia ABB ACS 355 3HP220V 1 Unidad 685,00 685,00 Arranque manual MMS – 32S 9.0 – 13 A 1 Unidad 30,60 30,60 Termómetro infrarrojo a distancia. 1 Unidad 75,89 75,89
Cable conductor flexible Automotriz #18 10 m Unidad 0,15 1,50
Cable sucre TSJ-N 3x12 AWG #12 25 m Unidad 1,73 43,25 SDZ-D63C20 Disyuntor para riel din 1 Unidad 10,07 10,07 Terminal aislado espiga amarillo 20 Unidad 0,05 1,00 Terminal aislado espiga rojo 20 Unidad 0,04 0,80 Piola 5 m Unidad 0,10 0,50 Selector 1 Unidad 2,10 2,10 Riel Din 1 m Unidad 2,12 2,12 GSP-40020/C Gabinete Metálico 1 Unidad 44,64 44,64 Amarras 15 cm T6HDNEGRA3AMNGT5 1 Unidad 1,78 1,78 Prensa Estopa CSC^D-2036MM 4 Unidad 0,33 1,32 Plaquetas ADHESIVAS 20 Unidad 0,18 3,60 Tubo BX con recubrimiento PVC 1/2 20 Unidad 0,87 17,40 SDZ-D63C40 Disyuntor para riel din 1 Unidad 10,50 7,80 CRL-15Caja de paso rapid lock 150*1 1 Unidad 8,03 8,03 EMT Abrazadera 1/2 50 Unidad 0,04 2,00 Clavo de Acero Japones 1´ 50 Unidad 0,04 2,00 Prensa PG 13,5 2 Unidad 0,33 0,66 Riel Din 1 Unidad 1,25 1,25 Funda de clavos 1 Unidad 1,80 1,80
CAPÍTULO XII
12. COSTOS
En el siguiente análisis económico se proporciona una descripción general de los costos
realizados para la automatización de la maquina centrifugador para aluminio.
12.1. Costos Directos.
Para el análisis de costos directos se considera el costo de materiales eléctricos y
electrónicos, transporte, los mismos que se detallan a continuación.
78
Pernos de expansión 7 Unidad 0,45 3,16 Broca CLIRWIN 1/2 1 Unidad 9,65 9,65 Pulsador CSC 22MM/Verde 1 Unidad 1,52 1,52Pulsador CSC 22MM/Rojo 1 Unidad 1,52 1,52
Total de Materiales $1.270,96TRANSPORTE
Fletes y otros $50,00 Total Transporte $50,00
TOTAL COSTOS DIRECTOS $1.320,96
12.1.2. Costos Indirectos
Tabla 36. Costos indirectos.
Descripción Valor Total
Trámites $ 20
Internet (alquiler) $ 20
Papel, impresiones, fotocopias $ 30
Impresión del documento $ 50
Anillado y empaste $ 30
Gastos Varios $ 25
TOTAL 175,00
Fuente: Autores.
12.1.3. Costos Totales
Tabla 37. Costos totales.
Los costos totales equivalen a la suma de los costos directos más los costos indirectos, el
valor obtenido es de $ 1.495,96 dólares para la Automatización.
FINANCIAMIENTO
Los gastos a realizarse para el presente proyecto se los efectuara a través del proponente del
proyecto.
79
Costos directos $ 1.320,96
Costos indirectos $ 175,00
TOTAL COSTOS $ 1.495,96
CAPÍTULO XIII
CONCLUSIONES
Una vez culminado nuestro trabajo investigativo, se han establecido las siguientes conclusiones:La institución hoy cuenta con una máquina para elaborar tochos en aluminio que servirá para la práctica de los estudiantes.
El Variador de Frecuencia ACS355 en la actualidad, es un dispositivo moderno de última tecnología que presta garantías en protección y en operatividad convirtiéndose en una herramienta necesaria dentro de todo proceso industrial.
El estudiante sin tener mayor información de este dispositivo, puede operar en la captura de ciertos datos del funcionamiento de la máquina.
Dentro de las pruebas que se realizaron para la obtención de los tochos de aluminio se pudo observar el cambio, debido a la modificación en la velocidad del giro del molde mediante el variador de frecuencia; obteniendo una mejora de un 95% de aceptación libre de porosidades y agrietamientos, alcanzando una calidad muy aceptable.
RECOMENDACIONES
El presente proyecto ha sido desarrollado en base a un sistema de Automatización eficiente, controlado por un Variador de sistema de control. Se recomienda primeramente encender el variador de frecuencia antes de empezar el proceso, de automatización además de programar adecuadamente los tiempos y etapas de centrifugación en dicha máquina centrifugadora para aluminio.
Para su instalación, control y seguridad de funcionamiento, debe seguir las normas recomendadas por el fabricante.
Un punto importante es que todo el cableado de los accionamientos de la máquina este numerado y llegue hacia borneras y no directamente al Variador de frecuencia con el fin de poder hacer un mejor mantenimiento y resolución de fallas.
Si se quiere cambiar la constitución del tocho para hacerla tubo, se modificara la velocidad de acuerdo como indique el manual de funcionamiento.
80
BIBLIOGRAFIA
http://www.monografias.com
http://definicion.de/seguridad-industrial/
http://es.wikipedia.org
http://www.utpl.edu.ec/
http://ocpecuador.com/
http://www.trabajo.gob.ec/
LINKCOGRAFIA
http://www2.schneiderelectric.es/publOnline_guia.htm http://biblioteca.schneiderelectric.es/nbd/docs/index/572 http://conecta.schneiderelectric.es/img/Productos/archivo.asp?
Id=ea5814c11b87d80ac12574c90031a0ab http://www.schneider-electric.com http://www.epsevg.upc.edu/hcd/material/lecturas/interfaz.pdf
81
ANEXOS
82
ANEXO 1
Gabinete Metálico antes de ser colocado los elementos electrónicos
ANEXO 2
Gabinete Metálico, colocación de los elementos eléctricos como son: Pulsador on/of y pulsador
de Paro
83
ANEXO 3
Colocación del Variador de Frecuencia ABB 355, Breaker 9 A, Guardamotor.
ANEXO 4
Colocación del Variador de Frecuencia ABB 355, Breaker 9 A, Guardamotor y Cableado
respectivo de los elementos antes de ser puesto en funcionamiento.
84
ANEXO 5
Armado total y cableado del sistema de Automatización para la màquina Centrifugadora para
Aluminio.
ANEXO 6
Caja de Protección del sistema de Automatización.
ANEXO 7
85
Programación y puesta en marcha del Variador de Frecuencia ABB 355
86
FACTURAS
87
88
89
90
91
92
93
94