Universidad Autnoma de YucatnFacultad de IngenieraIng. Mecatrnica

Mdulo de vinculacin profesional

MaestroIng. Arturo Edgardo Espadas Sols

TtuloAutomatizacin de una maquina bolera de rafia en la empresa Reymor S.A. de C.V.

AlumnoChan May David ErnestoPresentacin del proyectoTtulo del proyectoAutomatizacin de una maquina bolera de rafia en la empresa Reymor S.A. de C.V.Objetivo generalIntegrar un sistema automtico que sustituya al sistema mecnico de la mquina bolera para estandarizar el proceso.Objetivos especficosAadir a la maquina bolera sensores capaces de contar los metros de rafia que tiene la bola y detectar roturas en el material o fallas en el proceso.Programar un controlador industrial que controle el todo el proceso y pueda prevenir las fallas durante este.Mejorar el sistema de expulsin de la rafia despus de finalizado el proceso.Estandarizar el peso y volumen de las bolas de rafia mediante el sistema automatizado.Alcances de proyectoAl finalizar este proyecto se pretende que el operario que maneje la mquina pueda tener un mejor control en la calidad del producto terminado, y evitar fallas durante la elaboracin de las bolas de rafia, as mismo disminuir las prdidas del material al detectar las fallas y detener el proceso.

ndice1. Presentacin del Proyecto1.1. Ttulo1.2. Objetivos1.3. Alcances2. Introduccin2.1. Descripcin de la empresa receptora2.2. Ingreso a la empresa y rea de asignacin2.3. Principales obras de la empresa receptora3. Situacin actual de la empresa4. Metodologa4.1. Estudio del problema4.2. Solucin propuesta4.3. Descripcin de las tecnologas utilizadas para el proyecto4.4. Descripcin de las tecnologas alternas4.5. Comparacin entre tecnologas4.6. Justificacin5. Resultados del proyecto5.1. Resultados obtenidos5.2. Interpretacin de los resultados6. Conclusiones

INTRODUCCINDescripcin de la empresaLa empresa Reymor S.A. de C.V. esta dedica a la produccin de hilos y cuerdas de materiales sintticos, hoy en da en la empresa se elaboran cuatro tipos de productos rafia, cable sinttico, chaffing yarn y trenza que a su vez cuentan con una amplia variedad de productos debido al material utilizado, la textura, el color y la presentacin final; la materia prima utilizada son pelets de polietileno y polipropileno provenientes del norte del pas y Estados Unidos.La empresa fue fundada en 1981 por el ingeniero Jorge Luis Maurel Reynaud, actual director de la empresa, siempre se han competido en el mercado local con sus productos, pero durante un tiempo la empresa exporto su producto a nivel nacional y a Estados Unidos, actualmente solo exporta a nivel nacional.La empresa cuenta el da de hoy con 36empleados, entre personas de oficina y operativo de planta, actualmente la empresa se localiza en la Calle 36 # 549-a x 73 y 73-A en la Colonia Vicente Solsen la ciudad de Mrida, Yucatn Mxico.

Figura 1. Logo de la empresa Reymor S.A. de C.V.

VisinLa visin deReymor, S.A. de C.V.es ser conocidos internacionalmente, tanto en U.S.A. como en Europa, como unafbrica de cuerdas de calidad, que sean seguras y cumplan las normas que requiere el cliente.MisinProducir cuerdas depolipropileno y polietilenopara usoindustrial, pesquero, artesanal y agrcola. Que cumplan con los requerimientos de calidad, precio y entrega oportuna y teniendo como prioridadla satisfaccin del cliente.Organigrama de la empresa

Figura 2. Organigrama de la empresaIngreso a la empresa y rea de asignacinPara poder ingresar primeramente hice una cita para entrevista de trabajo con la Lic. Adriana Maurel Hinojosa, encargada del rea de recursos humanos, durante la entrevista que fue hecha por el director de la empresa el Ing. Jorge Luis Maurel Reynaud, se me explico que hace la empresa como funciona y los principales problemas que se necesitaban solucionar, el horario que quera que cumpliera y el rea en el que sera asignado, posteriormente hicimos un recorrido en la empresa, en la cual me mostraron las diferentes reas.El rea al que me asignaron es mantenimiento, en el cual soy auxiliar del encargado de mantenimiento, y mi tutor en la empresa es el T.S.U. Jess Antonio Sols Vera, gerente de produccin; el horario que debo de cumplir es de 8 am a 12 pm de lunes a sbado.Principales obras de la empresaLa empresa elabora hilos y cuerdas de rafia a partir de su materia prima el polietileno y el polipropileno, los cuales pasan por una maquina extrusora que saca un numero de hilos determinados, estos son introducidos en una maquina bobinadora, un nmero determinado de hilos, que crea la torsin en todos los hilos y crea una cuerda que se transporta en carretes.Posteriormente los carretes con la cuerda se introducen en las diferentes maquinas que existen en la empresa, para producir los diferentes tipos de productos, para finalizar se empacan y se guardan en el almacn de producto terminado.SITUACIN ACTUAL DE LA EMPRESAActualmente en la empresa existe una deficiencia en la calidad y proceso de las bolas de rafia.La mquina bolera realiza el trabajo de manera mecnica y necesita demasiada supervisin, un trabajador por cada dos mquinas, cuando un trabajador debera poder supervisar las seis mquinas boleras existentes.Los estndares de calidad del producto no cumplen debido a las fallas de la mquina, las constantes roturas del materia debido a la friccin hacen que el producto final vari mucho en dimensiones y peso.Existe mucho desperdicio de material debido al paro continuo de la mquina por roturas en el material y fallas en la mquina, esto hace que para los trabajadores sea ms fcil cortar el material que se con desperfecto y no traten de arreglar el problema por el tiempo que les tomara.METODOLOGAEstudio del problemaPara Plantear una solucin al problema planteado, primero se hizo un estudio del proceso que realiza la mquina bolera para hacer el producto, este estudio se realiz observando como los operadores manejaban la mquina, durante el estudio se observaron los principales problemas que tiene la mquina, como son:1. Existen tres tipos diferentes de mquinas en la empresa, cada una con diferentes piezas.2. La mquina arranca con un switch que los operarios accionan y para con el mismo, esto ocasiona que si el operario pierde la atencin en el momento que ocurre un mal funcionamiento, la mquina seguir operando hasta que el operador la detenga; lo mismo sucede cuando la bola ha alcanzado su mximo tamao, pero la mquina seguir trabajando hasta que el operador para el proceso.3. Para determinar el peso de la bola de rafia, los supervisores ajustan una tornillo que hace de sensor y permite que la bola finalice, esto provoca que los tamaos y pesos de las bolas varen demasiado, cada vez que se hace un cambio de peso.4. El eje que sobre el que la bola de rafia se crea es slido, en ciertas ocasiones la bola de rafia se sujeta muy fuerte del eje por la tensin del material durante el proceso, y no permite que la bola pueda salir, esto ocasiona prdida de tiempo y/o prdida de material.5. Muchos de los interruptores de las mquinas no se encuentran en una posicin de fcil acceso para el operario, lo que ocasiona demoras.6. El peso de la rafia est dado por el denier que tiene la misma al salir del proceso de extrusin de alguna de las dos mquinas, por esta razn el denier puede variar afectando el peso y volumen de las bolas de rafia.7. No existe un control de calidad en las el proceso de extrusin de la rafia y tampoco uno para las bolas de rafia.Figura 4. Vista lateral de la mquina bolera.Figura 3. Vista de frente de la mquina bolera.

En la figura 3 y 4 se puede observar la mquina bolera durante su funcionamiento, y el sistema mecnico que tiene la mquina.Solucin propuestaSe plantea introducir a la mquina bolera un sistema automatizado que controle el proceso de produccin de las bolas de rafia, haciendo que la supervisin sea la menor posible, y las variaciones en el peso y volumen de las bolas de rafia sea mucho menor, para ello se plante un sistema que contiene los siguientes elementos:1. Un sensor inductivo que detecte los giros de una polea para determinar los metros de rafia que debe contener cada bola de acuerdo a su peso.2. Un sensor que detecte el paso de rafia, de tal manera que en caso de no detectar rafia, detenga automticamente la mquina.3. Un pistn neumtico que haga el cambio de Angulo de devanado en la bola de rafia, y permita el cerrado de la bola de rafia.4. Cuatro botones que controlen el inicio de ciclo, paro, reset y seleccin de peso, con fcil acceso para que el operario no pierda tiempo.5. Un PLC que controle todo el proceso y muestre mensajes de falla, en proceso y finalizado del proceso.

Figura 5. Dibujo Realizado en SolidWorks de la maquina con el sistema automtico.Descripcin de las tecnologas utilizadas en el proyectoPara poder realizar el proyecto asignado fue necesario hacer una investigacin de los componentes necesarios, mediante el asesoramiento de maestros y proveedores, con lo cual se hizo una relacin que se puede dividir en seis tipos:1. Mando y control, son los componentes necesarios para hacer el procesamiento de seales y enviar seales de control a los actuadores, entre estos se encuentran el PLC y la electrovlvula.2. Sensores, estos dispositivos son capaces de generar seales cuando detectan un tipo de suceso dado, entre estos se encuentran los sensores inductivos el microswitch y los sensores magnticos.3. Actuadores, son capaces de realizar una accin cuando reciben una seal de mando, entre estos se encuentra el pistn y el contactor del motor.4. Alimentacin neumtica y elctrica, estos mantienen una alimentacin constante a los dispositivos que dependes de ellos, ejemplo de estos son la fuente de poder y el regulador de presin.5. Tubera y conexiones neumticas, servirn para poder transportar el aire del regulador de presin hasta el pistn.6. Montajes mecnicos, estos son para sujetar el pistn al cuerpo de la mquina sobre la que se va a instalar.Cada dispositivo esta creado para trabajar en ambientes industriales y por lo tanto son adecuados para su uso dentro de la empresa.En la tabla 1. Se puede observar la lista completa de los dispositivos, sus caractersticas y la cantidad que se necesit para el proyecto.Tabla 1. Listado de componentesComponenteCaractersticasCantidad

Final de CarreraMagntico, 3 hilos, PNP, 24 VCA.2

Sensor de PulsosInductivo, 24 VCA, dimetro de cuerpo.1

Sensor de presenciaMicroswitch para detectar el paso de la rafia.1

ContactorPara capacitor de un motor de 2 HP y 7 Amp.1

Fuente de poderEntrada de 110 VCA, Salida mnima 24 VCA, 2.5 Amp, 60 watts1

PLC8 Entradas y salidas mnimo, salidas a relevador.1

HMILCD de 2 lneas mnimo y teclado para ingreso de datos.(Solo en caso de que el PLC no cuente con LCD y teclas )1

Pistn NeumticoDoble efecto, 40mm dimetro embolo, 80mm carrera, puertos estndar, embolo magntico, ISO cuerpo cuadrado.1

Electrovlvula5/2 biestable bobinas, puertos estndar, 24 VCA.1

Tubera Neumtica estndar10 mts.

Conector Recto - NPT para la vlvula3

Conector Codo - NPT para la vlvula2

Reduccin - NPT para el regulador1

Silenciador estndar para la vlvula2

Regulador de PresinRegulador con filtro, puertos estndar.1

Montaje TraseroClevis doble ( Depende de las medidas del pistn )1

Base TraseraClevis simple ( Depende de las medidas del pistn )1

Junta UniversalRotula (Depende de las medidas del pistn)1

BotonesBotones con switches mecnicos sin enclavamiento4

BotoneraCaja para los botones tipo vertical1

Adems de estos componentes se utilizaron materiales disponibles en la empresa que fueron necesarios pedirlos a algn proveedor.Descripcin de las tecnologas alternasEn las tecnologas alternas se encontr que se poda usar un sensor infrarrojo para le deteccin de la rafia, pero este era muy costoso aunque poda mejorar la deteccin que el microswitch que se us.Otro caso fue el del PLC que pudo ser reemplazado con un microcontrolador para mejorar el procesamiento de seales y bajar los cotos, pero este necesitaba que se hiciera desde cero lo que poda causar que su costo aumentara o que el microcontrolador no soportara el trabajo que el PLC poda realizar en ambientes industriales.Comparacin entre tecnologasPara realizar la compra de los componentes se necesit hacer una comparacin de los tipos que existen, los distribuidores, marcas, precios, tiempo de entrega y garanta, de esta forma algunos componentes se compraron por ser ms econmicos, ya que realizan la misma funcin que las otras opciones pero no necesitan ser de una marca conocida, otros porque el distribuidor es confiable, y otras por la marca, debido a que necesitan tener garanta de que soportaran el trabajo.En la tabla 2 se puede observar las diferentes opciones para cada componente, su distribuidor, el precio, la cantidad y el componente que se eligi para el proyecto, que est marcado con verde y tiene un 1 en la celda de seleccin, tambin muestra el costo final del proyecto.

Tabla 2. Listado comparativo de los componentesComponenteCdigoDistribuidorPrecio IndividualCantidadPrecio totalSeleccin

Mando y control

ControladorASR-B24DCCORSSA1,738.32011,738.3201

IAE5,300.00015,300.0000

DV 4SS211RWorkInstruments1,478.07011,478.0700

6ED10521FB000BA6ACCSSEL2,062.25012,062.2500

6ED10573AA020BA0ACCSSEL3,982.88013,982.8800

6ED10573BA020AA7DICISA6,104.00016,104.0000

Cable de datosCORSSA282.6401282.6401

LCDTP34G-40-JWorkInstruments2,008.39012,008.3900

Electro vlvulaSF4200PSC2-CN2CORSSA1,150.24211,150.2420

4V210-08-DC24WorkInstruments874.5801874.5800

IAE2,400.00012,400.0000

VFS3220-5DZ-02CONEXMA1,472.00011,472.0001

Total3,492.960

Sensores

Final de carreraSC1 24VCDCORSSA328.5702657.1400

CS1-B1WorkInstruments298.4902596.9800

IAE480.0002960.0000

D-M9PCONEXMA273.0002546.0001

Sensor de pulsosAIS12F02AP024-2MCORSSA399.0401399.0401

DW-AD-603-M8WorkInstruments560.8801560.8800

IAE480.0001480.0000

XZCP1141L2DICISA190.0001190.0000

Sensor detector de presenciaZ-15GW-B7-KWorkInstruments143.0001143.0000

IAE3,800.00013,800.0000

XS612B1PAM12DICISA974.4701974.4700

Total945.040

Actuadores

ContactorNC1 0910 230WorkInstruments230.0001230.0000

CC9SA240CORSSA210.0001210.0001

3RT10171AN21ACCSSEL233.8201233.8200

3RT10171AK61DICISA230.0001230.0000

Pistn neumticoYC1DB-40-80CORSSA1,326.14011,326.1400

IAE850.0001850.0000

SE 0x805WorkInstruments1,138.20011,138.2000

CP96SDB40-80CONEXMA976.0001976.0001

Total210.000

Alimentacin Neumtica y Elctrica

Fuente de poderPSS60/24/2.5CORSSA763.2801763.2800

DVPPS01WorkInstruments281.3201281.3201

IAE1,452.00011,452.0000

6EP13321SH34ACCSSEL1,000.83011,000.8300

6EP13321SH42DICISA1,076.00011,076.0000

Regulador de presinSAW4000M-04BGCORSSA1,109.37011,109.3700

GR400-15-C2WorkInstruments595.1301595.1300

AW40-N04-ZCONEXMA751.0001751.0001

ManmetroG43CONEXMA162.0001162.0001

Total1,194.320

Tubera y conexiones neumticas

Tubera neumticaPU1/4BLUE 1/4CORSSA14.500572.5000

US98A06004CB WorkInstruments14.400572.0000

TIUB07BU-100CONEXMA19.000595.0001

Conector RectoPC1/4-02 1/4X1/4CORSSA19.960359.8800

APC6-02WorkInstruments18.720356.1600

KQ2H07-35SCONEXMA28.000384.0001

Conector CodoPL1/4-NPT1/4CORSSA24.600249.2000

APL6-02WorkInstruments25.700251.4000

KQ2L07-35S CONEXMA35.000270.0001

SilenciadorSTBM100CORSSA29.000258.0000

BSL02WorkInstruments36.230272.4600

AN202-N02 CONEXMA66.0002132.0001

ReduccinPC1/2-NPT1/4 R1/4CORSSA38.650138.6500

IRBR4WorkInstruments55.000155.0000

209P-8-4 CONEXMA32.270132.2701

Total413.270

Montajes Mecnicos

Montaje traseroYCB40CORSSA214.3101214.3100

SI/SE-40-CBWorkInstruments158.5601158.5600

D5040 CONEXMA287.0001287.0001

Base traseraYCA40CORSSA214.3101214.3100

SI/SE-40-CAWorkInstruments132.4801132.4800

C5040 CONEXMA246.0001246.0001

RotulaPHSA12CORSSA189.5101189.5100

SI/SE-40-UWorkInstruments154.2601154.2600

KJ12D CONEXMA198.0001198.0001

Total731.000

Subtotal6,986.590

IVA 16%1,117.854

Total8,104.444

JustificacinPara poder financiar el proyecto se necesit hallar una justificacin, para lo cual se tom en cuenta las prdidas que tenan las maquinas boleras debido a su operacin manual, estas prdidas de material generaban costo debido al tiempo perdido, pos procesamiento del material para que pudiese a utilizar, gasto de la energa en las maquinas; por ello se opt que el proyecto ayudara a solucionar dichos problemas, al estandarizar el proceso las perdidas disminuiran considerablemente.RESULTADOS DEL PROYECTOResultados obtenidosInterpretacin de los resultadosCONCLUSIONES