Gobierno del Estado de México

Secretaría de Educación, Cultura y Bienestar Social

Subsecretaría de Educación Media Superior y Superior

Tecnológico de Estudios Superiores de Coacalco

Ingeniería Mecatrónica

“MEMORIA DE RESIDENCIAS PROFESIONALES”

Presentado por: Dominguez Ruvalcaba Belen

N° de cuenta: 05061634

Proyecto: “Máquina TIEM 1”

Sistema de Control, Eléctrico y Mecánico.

Coacalco Estado de México a 04 de Julio de 2011.

ÍNDICE

RESUMEN……………………………………………………………………………………………………….……………..…1

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………………….2

JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………………………………………………..3

OBJETIVO GENERAL...………………………………………………………………………………………….………….4

OBJETIVO ESPECIFICO...………………………………………………………………………………………………....4

CARACTERÍSTICAS DE LA EMPRESA Y ÁREA……………………………………………………………………..5

PROBLEMÁTICA A RESOLVER…………………………………………………………………………………………..9

ALCANCES Y LIMITACIONES…………………………………………………………………………………………….10

FUNDAMENTOS TEÓRICOS………………………………………………….………………………………..........11

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS POR EL RESIDENTE……………………………………………………………………………………………………………………...15

RESULTADOS…………………………………………………………………………………………………………………..16

CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES…………………………………………………………..……..…33

GLOSARIO

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.-Croquis

Figura 2.- Componentes Máquina TIEM 1

Figura 3.- Engargolado de lámina

Figura 4.- Conducto helicoidal engargolado

Figura 5.- Conducto helicoidal ondulado

Figura 6.-Formadora de tubo helicoidal “TORMEC”

Figura 7.- TORMEC tubo helicoidal

Figura 8.- Maquinaria para Ductería

Figura 9.- Spiroducto

Figura 10.- Bremen S-120

Figura 11.- Servomotor Lineal

Figura 12.- Servomotor lineal LC-030-100

Figura 13.- Electroválvula

Figura 14.- Motor reductor

Figura 15.- Sensor Inductivo

Figura 16.- Tablero eléctrico

Figura 17.- Diagrama Unifilar

Figura 18.- Diagrama de control

Figura 19.- Variador de frecuencia

Figura 20.- Conexión variador de frecuencia

Figura 21.- Servo drive ultra 3000

Figura 22.- Conexión servo drive ultra 3000

Figura 23.- Diagrama de control de lazo cerrado

Figura 24.- PLC

Figura 25.- Fuente de alimentación

Figura 26.- Diagrama funcional

Figura 27.- Panel View 300 (frontal)

Figura 28.-Panel View 300 (parte posterior)

Figura 29.- Parámetros DH-485 y valores preseleccionados

Figura 30.- Parámetros DF1 y valores preseleccionados

Figura 31.- Conexiones DeviceNet

Figura 32.- Pulsadores

Figura 33.- Balizas y columnas luminosas

Figura 34.-Tablero de usuario

Figura 35.-Perforaciones para el Panel View

Figura 36.-Panel View 300

Figura 37.-Dimensiones del Panel View 300

Figura 38.-Pedestal

Figura 39.-Variador de Frecuencia

Figura 40.-Variador de Frecuencia (Diagrama eléctrico)

Figura 41.-Servo Drive

Figura 42.-Servo Drive (Diagrama eléctrico)

Figura 43.-Fuente externa

Figura 44.-Fuente externa (Diagrama eléctrico)

Figura 45.-PLC

Figura 46.-Clemas

Figura 47.-Tablero eléctrico y de control

Figura 48.-Gabinete Isométrico

Figura 49.- Gabinete con dispositivos

Figura 50.-Placa para dispositivos

Figura 51.-Placa Lateral

Figura 52.-Placa trasera

Figura 53.-Puerta Vista frontal

Figura 54.-Placa Base para Mesa

Figura 55.-Mesa básica

Figura 56.- Gabinete en la mesa

Figura 57.-Mesa completa

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.- Especificaciones servomotor lineal

Tabla 2.- Especificaciones ultra 3000

Tabla 3.- Descripción gral.1606-XLS80E

Tabla 4.- Verificador

Tabla 5.- Parámetros DH – 485

Tabla 6.- Parámetros DF1

Tabla 7.- Terminales DeviceNet

Tabla 8.- Cajas de mando

Tabla 9.- Fijación a soporte

Tabla 10.- Fijación giratoria a caja

Tabla 11.- Tubos

RESUMEN

En el presente desarrollo del trabajo se pretende diseñar e innovar el tablero de control y eléctrico, así como también el diseño de la mesa para el empotre del tablero eléctrico, ya que con esto se cumple con una parte de lo que consta la Máquina TIEM1.

Se realiza el diseño de los tableros como de la mesa en el programa Autocad e Inventor.

Se investigan proveedores de los componentes que conforman el tablero de control y eléctrico así como de la mesa.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día las empresas están sujetas a normas internacionales con el fin decumplir diversos requisitos para la competitividad tanto a nivel nacional como internacional, dichas normas cuentan con estándares que deben satisfacer lasnecesidades del consumidor en diversos aspectos como calidad, seguridad, higiene, daños al medio ambiente, etc.

Para ello se deben emplear nuevas técnicas y nuevos recursos que ayuden a dichas empresas a mejorar sus procesos y sus productos, por lo que es necesario desarrollar y formular nuevas ideas que nos permitan mejorar los procesos actuales con el fin de ahorrar dinero, tiempo, esfuerzo, y así mismo brindar al ser humano una mejor seguridad y todo esto con el fin de no perjudicar y prevalecer el medio ambiente.

JUSTIFICACIÓN

Con este proyecto, el cual es un convenio entre el Tecnológico de EstudiosSuperiores de Coacalco y la empresa INTERFIL S.A. DE C.V. se pretende desarrollar una máquina la cual al día de inicio del proyecto no existe como talen la industria en México, y así sustituir una máquina que tiene un proceso similar pero que no cumple al 100% las necesidades de la empresa ya quepresenta varios problemas uno de ellos es la calibración, ya que requiere de mayor atención del personal; por lo tanto se propone el desarrollo de unanueva máquina y de esta forma se haga un desarrollo tecnológico en el país a fin de evitar la importación de otras tecnologías similares, y así impulsar el desarrollo científico y tecnológico en México. Con ayuda del área estudiantil yla industria se puede llegar a conseguir nuevas oportunidades para futurasgeneraciones y que el sector industrial recurra cada día más a las escuelas denivel superior con el fin de darle la oportunidad a los jóvenes mexicanos paraque se puedan desempeñar dentro de las empresas aquí en México, de esta forma generar el avance tecnológico y evitar la importación de costosa tecnología que sin duda alguna somos capaces de plantear y llevar a cabo enMéxico.

OBJETIVO GENERAL

Que como y para que

Cumplir con un convenio establecido entre el Tecnológico de Estudios Superiores de Coacalco e INTERFIL S.A. DE C.V. el cual pretende hacer una cercanía entre el área industrial y la comunidad estudiantil. Esto con el fin de demostrar y poner a prueba las capacidades de la institución y de esta forma poder en un futuro, así como permitir la oportunidad de realizar otros proyectos, no solo con la empresa en cuestión sino con una mayor comunidad industrial.

OBJETIVO ESPECIFICO

Aplicando la ciencia y la técnica, se desarrollara una máquina mediante un proceso detalladamente elaborado, se sustituirá una máquina que realiza un proceso similar, solo que esta tiene una gran dependencia por parte del ser humano. Con la nueva “MÁQUINA TIEM 1” se pretende descartar varios factores humanos y así mismo hacer el proceso en un lapso menor de tiempo, así mismo brindar una mayor seguridad para el operador de la máquina.

CARACTERÍSTICAS DE LA EMPRESA

NOMBRE: INTERFIL S.A. DE C.V.

DIRECCIÓN: Av. 2 N° 2 Fracc. Ind. Cartagena C.P. 54918 Tultitlan, Edo. De México.

CROQUIS

Figura 1.- Croquis

GIRO: Soluciones a procesos metalmecánicos. Troquelado profundo y estampado, galvanoplastia, soldaduras, así como la elaboración de filtros automotrices y válvulas.

OBJETIVO GENERAL DE LA EMPRESA:

Satisfacción de nuestros clientes

ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL:

Dirección General: Fco. Javier Pietri ni León

Dirección De Admón. y Finanzas: C.P. Salvador Varela

Dirección De Ventas y Mkt: Lic. Emilio Isais

Gerente De Mantto.: Ing. José A. Cortes

Gerente De Calidad: Ing. Sergio Sánchez

Gerencia De Litografía: Lic. José A. Pérez

Gerente De Prog. y Sop. Tec.: Mónica Villegas

Gerente De Ventas Oem/Oes: Ing. José I. Silva

Gerente De Planeación y Bodegas: Ing. José Juan Rojas

Gerente De Recursos Humanos: Lic. Prudencio Pomposo

Gerente De Compras: Ing. Javier Pietrini

Gerente De Finanzas: C.P. Sandra Pérez

Gerente De Ingeniería y Proyectos: Ing. Armando Guerrero

Superintendente Planta l: Ulises Medina

Superintendente Planta ll: Víctor Rúelas

Superintendente Planta lll: Miguel Ortiz

Jefe De Seguridad: Ing. José Luis Velázquez

Coordinador De Sistema ISO: Ing. José G. Jiménez

NOMBRE Y OBJETIVO ESPECÍFICO DEL DEPARTAMENTO EN DONDE SE REALIZÓ LA RESIDENCIA PROFESIONAL:

Departamento: Mantenimiento (Gerente: José A. Cortes Sotres)

Objetivo: Cubrir el Mantenimiento Preventivo al 100%, así como tener la utilidad mecánica al 95%.

DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES ACTIVIDADES DEL AREA DE DESARROLLO DE LA RESIDENCIA PROFESIONAL:

DESARROLLO TECNOLÓGICO

CARGO Y NOMBRE DEL ASESOR EXTERNO:

CARGO: Gerente de Mantenimiento

NOMBRE: José Antonio Cortés Sotres

ORGANIGRAMA DETALLADO DEL DEPARTAMENTO

GERENCIA: José A. Cortés

SUPERVISOR: Juan Molina

Moisés Tena

Nicolás Lagunas

ING. AUTOMATIZACIÓN Y ELECTRÓNICA: Juan José Moya

Gustavo Vega

Mario Fonseca

ELECTRICISTA A: Javier Matehuala

ELECTRICISTA B: Ernesto Méndez

Agustín Ramos

Ricardo Enríquez

ELECTROMECÁNICO: Elpidio Bárcenas

Aurelio Solano

Jaime Gómez

MECÁNICO C: Roberto García

Francisco Cortes

Teodoro Gómez

PLANEADOR: Daniel González

MECANICO AUTOMOTRIZ: José García

PLOMERO: Carlos Gómez

AJUSTADOR: Carlos Ruiz

PROBLEMÁTICA ESPECÍFICA A RESOLVER

Con el diseño de la nueva máquina presentado por los residentes anteriores lo cual se concluyo satisfactoriamente cumpliendo con las especificaciones de la empresa, así como también resolviendo la problemática con la que cuenta la máquina que utilizan actualmente, se le da continuidad con los diseños del tablero de control, eléctrico y de usuario, así como el diseño de la mesa.

Se realizaran estos diseños con el fin de que el operador tenga mejor visibilidad, comodidad, etc. para con la máquina en lo que es el tablero de usuario ya que esta tendrá un movimiento circular para que el operador lo pueda observar y mover hacia donde él se encuentre para obtener una mayor seguridad tanto con el operador como en la máquina.

En lo que es el diseño del tablero de control y eléctrico se realizara de igual forma bajo las especificaciones de la empresa para poder tener un mejor y fácil mantenimiento de la máquina así como también dejar los espacios requeridos para obtener un mejor cableado y así poder solucionar los problemas que se le presenten a la máquina.

Y por ultimo en lo que es la mesa se diseñara con la finalidad de montar la máquina así como también reducir espacio para poder empotrar el tablero de control y eléctrico para dejar un mejor diseño en toda la Máquina TIEM 1.

ALCANCES Y LIMITACIONES

Presentar un prototipo de los tableros de control, eléctrico y de usuario así como también el diseño de la mesa en donde se va a montar la Máquina TIEM 1, los cuales deben cumplir con las especificaciones de la empresa, de igual manera cumplen con las medidas de seguridad tanto de la empresa como las normas a utilizar para este proyecto.

Puesto que se pretende presentar la máquina terminada en cierto tiempo, el diseño de los tableros de control, eléctrico y de usuario así como de la mesa quedan concluidos para que con ello solo se realice la manufactura de los mismos, ya que el tiempo de la residencia profesional nos permite llegar hasta ciertos puntos establecidos por los asesores tanto externo como interno.

MARCO TEORICO

Capítulo I. Máquina TIEM 1

El presente desarrollo del trabajo trata de lo que es la Máquina TIEM 1, de lo cual se describen los elementos que la componen y el funcionamiento de cada uno de ellos, al igual que el funcionamiento de la misma, por lo tanto se define que una maquina es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado.

Se realizó una propuesta con la empresa INTERFIL S.A. DE C.V. la cual consta de realizar una maquina cuyo nombre establecido entre el convenio es Máquina TIEM 1, en este convenio se propuso realizar la Máquina TIEM 1 desde el diseño mecánico de todos los elementos como son cuñas, ejes, baleros, riel, cortadores, flechas, etc. utilizando programas como AutoCAD e Inventor para el diseño de las mismas, así como también el diseño de toda la maquina completa donde a cada elemento o pieza se le designo una tolerancia para un tratamiento térmico para que con ello se tenga una buena resistencia y durabilidad y la Máquina TIEM 1 este en buen estado para el proceso que se va a llevar acabo. También se propuso diseñar los tableros eléctricos y de control que también son diseñados en AutoCAD e Inventor, el tablero de control esta diseñado para el operador para que tenga el control de la Máquina TIEM 1 y para que pueda observar el proceso q se esta realizandoy en el tablero eléctrico están incluidos todos los componentes que hacen posible que la Máquina TIEM 1 realice todo el proceso del engargolado de malla así como también esta en comunicación con el tablero de control que es de donde le envía la señal para poder accionar o parar la Máquina TIEM 1.

Máquina TIEM 1 tiene como funcionamiento accionar el botón de arranque para deslizarla malla que sale del carrete entre el bastidor y el riel hasta llegar al formador de la malla, una vez formada la malla pasa al siguiente proceso que es cortar, las dimensiones y tamaños de la malla a cortar las programa el operador dependiendo la producción que se valla a realizar. Y por ultimo se desliza por otro riel hasta llegar al contenedor de las piezas.

Cuenta con una finalidad que es mejorar el proceso de fabricación de filtros de malla haciendo la estructura más resistente y durable, así mismo evitar estar calibrando la Máquina TIEM 1 para las dimensiones de la malla con la finalidad de ahorrar tiempo y sacar un mayor volumen de producción. Así como también proteger la seguridad del operario evitando un mayor acercamiento hacia donde se lleva a cabo el proceso y por ultimo tiene la finalidad para darle un fácil y buen mantenimiento a la Máquina.

A continuación se muestra un diagramade los componentes de la Máquina TIEM 1 (Figura 2) donde más adelante se describe más a detalle su funcionamiento.

Figura 2.- Componentes Máquina TIEM 1

Este es un breve panorama de lo que es la Máquina TIEM 1 como se puede ver están los componentes de la maquina a utilizar para llevar a cabo el proceso para formar tubo de malla.

Se observan los sensores que son los detectores de malla (S1, S2, S3 y S4) que al momento de pasar la malla por encima de ellos estos se accionaran para que la Máquina siga su proceso, ya que si alguno de ellos no se accionara la Máquina detendría el proceso o simplemente no comienza a trabajar.

Los sensores S5, S6, S7 y S8 son los que nos mandan el máximo desplazamiento del robot o sea que son los que nos dicen hasta donde es su avance.

El enclavamiento de seguridad que es el sensor S9 nos permite controlar la condición de estado de un mecanismo para habilitar o no un mecanismo.

Los motores y servomotores (Y1-Y6) son los que nos dan el movimiento para que trabaje la pieza cada uno con diferentes operaciones que mas adelante se describen.

Hace varios años existían este tipo de máquinas de las cuales se mencionan y describen su funcionamiento de algunas de ellas.

Estas máquinas tuvieron varios imperfectos uno de ellos era que al momento de realizar la curvantura estas se separan ya que no tienen demasiada resistencia, hasta la actualidad se han diseñado maquinas para formar tubo ya que están diseñadas para realizar el formado de malla con mayor resistencia, exactitud, etc. Maquina TIEM 1 está diseñada con la intensión de que el operador tenga buena visibilidad y un buen mantenimiento así como también se obtenga un buen tubo helicoidal por medio de las especificaciones que le otorgue el operador.

Engargolado de lámina

En el pasado los conductos metálicos flexibles se han fabricado a partir de bandas metálicas de hoja delgada que se enrollan y se unen en sus bordes.

El conducto comúnmente denominado “engargolado” (Figura 3) es un ejemplo relativamente normal. El conducto engargolado empleaba bandas metálicas delgadas enrolladas helicoidalmente con sus espiras fijadas conjuntamente mediante rebordes de banda que se engargolaron curvados de manera inversa. Los rebordes engargolados permitían un juego limitado entre espiras contiguas de modo que el conducto se podía doblar.

Figura 3.- Engargolado de lámina.

Conducto helicoidal engargolado

Los conductos metálicos engargolados fueron y permanecen en uso generalizado y funcionan de manera satisfactoria. No obstante en algunas aplicaciones estos conductos han tenido una flexibilidad inadecuada, las espiras se han separado cuando se experimentaba demasiada curvatura, y las propias juntas de engargolado no exhibían la resistencia de aro adecuada, estas deficiencias se han limitado principalmente a aplicaciones en las que se especificaban conductos de gran diámetro de espesor de pared relativamente delgado (Figura 4).

Figura 4.- Conducto helicoidal engargolado

Conducto helicoidal ondulado

Se han propuesto otras construcciones de conductos metálicos flexibles en las que la flexibilidad se gana principalmente por la manera de cómo se forman las espiras del conducto.

En esta construcción las ondulaciones helicoidales proporcionan flexibilidad mientras que la junta entre espiras es relativamente inflexible (Figura 5) se han propuesto otros conductos enrollados ondulados, en lo que las juntas de enrollamiento están firmemente sujetas, pero estos tiene inconvenientes relacionados con la resistencia de la junta, la flexibilidad de la junta y/o la capacidad del material del conducto para formar la junta.

Figura 5.- Conducto helicoidal ondulado

Este conducto fue particularmente útil como tubo de chimenea debido a que se podía doblar para evitar obstrucciones cuando se instalaba en una estructura de edificio y las uniones de sus espiras eran herméticas de modo que los gases de chimenea no escapaban hacia el interior del edificio.

La estructura de engargolado de espiras estaba formada por pestañas de borde de banda que se enrollaban juntas para formar una multiplicidad de cordones huecos que se extendían a lo largo inmediatamente contiguos a una ondulación en las uniones de espira.

La manguera parecía estar formada por una doble ondulación que se traza helicoidalmente continua a lo largo de su longitud debido a que el cordón era aproximadamente del mismo tamaño que la ondulación, el cordón y la ondulación inmediatamente contigua se combinaban para reforzar sustancialmente el conducto en las inmediaciones de la unión de espira.

A pesar de que las restantes ondulaciones eran flexibles e incluso permitían hacer flexionar el conducto durante la instalación, la estructura de engargolado del cordón que se extendía helicoidalmente, contigua a la ondulación, hacia el conducto mas particularmente molesta en aplicaciones de chimenea en las que tales conductos tenían que doblarse con objeto de encaminarlos sorteando obstrucciones.

En el presente desarrollo se empleara la técnica de engargolado que básicamente consiste en una operación en la cual se ensamblan dos bordes de láminas metálicas.

Máquina TORMEC

En la industria existen maquinas que desarrollan el proceso de formado de tubos helicoidales con el método de engargolado. La (Figura 6) ilustra una máquina marca TORMEC con las capacidades descritas con anterioridad.

Figura 6.- Formadora de tubo helicoidal “TORMEC”

Comparación de Máquinas engargoladoras con Máquina TIEM 1

TORMEC tubo helicoidal

Produce tubos pipas en espiral tipo SPIRO. Incluye dos discos de corte per lo tubo.

Año de la producción: 1998

Velocidades de producción: 4-50 m/min

Diámetros min/máx.: 80-1400 mm

Grueso: 0.5 de 1,25 mm

Anchura: 137 mm

Tubos e-cobre, acero galvanizado, aluminio y acero inoxidable.

Precio: 40.000 euros

Figura 7.- TORMEC tubo helicoidal

Maquinaria para Ductería SPIRODUCTO Tubo-S / Nova

Máquina para fabricar tubos helicoidales

Diámetros de los tubos125 – 1400 mm TUBO-S

Diámetros de los tubos80 – 1400 mm TUBO-NOVA

Espesor de la chapahasta 1.0 mm para chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente.

Ventajas de la máquina:

Formas a partir de banda de acero templado.

Muy larga duración de vida.

Precio competitivo.

Necesitapoco espacio de almacenamiento.

Cambios rápidos de diámetro.

Sólo una estación de perfilado para todos los espesores de chapa.

Rodillo de perfilado motorizado, por lo cual no quedan marcas del rodillo de accionamiento moleteado.

Unidad BRILL para la fabricación de los tubos helicoidales en material inoxidable, aluminio y cobre.

Contador automático.

Expulsor automático del tubo.

Sistema de medida automática longitud del tubo.

Figura 8.- Maquinaria para Ductería

Maquina de Spiroducto

Maquina para fabricar Conducto de Spiroducto de diámetro variable entre 80 y 1600 mm.

Figura 9.- Spiroducto

Spiroducto Bremen S-120

Diámetro del tubo 80-1400mm

Longitud máxima del tubo 3000mm

Espesor del tubo 0.5-1.0mm

Ancho de barra 137mm

Velocidad del alimentador 4-40m/min

Dimensiones 2300x2350x2800

Peso 1750kg

Figura 10.- Bremen S-120

Capítulo II. Componentes mecánicos/eléctricos de la Máquina TIEM 1

Descripción de los componentes que conforman la Máquina TIEM 1 para realizar el proceso de tubo de malla para la fabricación de filtros de aceite para el área automotriz.

Servomotor lineal LC-030-100

Tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.

Figura 11.- Servomotor Lineal

Especificaciones servomotor lineal

Tabla 1.- Especificaciones servomotor lineal

Figura 12.- Servomotor lineal LC-030-100

Electroválvula

Es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina selenoidal.

Figura 13.- Electroválvula

Motor reductor

Son apropiados para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que necesitan reducir su velocidad en una forma segura y eficiente.

Figura 14.- Motor reductor

Sensor inductivo

Sirven para detectar materiales metálicos ferrosos, control de presencia o de ausencia, detección de paso, de atasco, de posicionamiento, de codificación y de conteo.

Figura 15.- Sensor Inductivo

Tablero eléctrico

Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene losdispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico.

La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico debe cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su funcionamiento correcto una vez energizado, garantizando la seguridad de los operarios y de las instalaciones en las cuales se encuentran ubicados.

Figura 16.- Tablero Eléctrico

Los equipos de protección y de control, así como los instrumentos de medición, se instalan por lo general en tableros eléctricos, teniendo una referencia de conexión estos pueden ser:

Diagrama Unifilar

Diagrama de Control

Diagrama unifilar

Es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores.

Figura 17.- Diagrama Unifilar

Diagrama de control

Es una representación grafica de dispositivos eléctricos-mecánicos para darles secuencias de tiempo y un seguimiento de los mismos.

Figura 18.- Diagrama de control

Variador de frecuencia

Un variador de frecuenciaes un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad.

Figura 19.- Variador de frecuencia

La tierra de seguridad del variador, PE, debe estar conectada ala tierra del sistema.La impedancia de tierra debe cumplir con losrequisitos establecidos en las normas de seguridad industrial nacional y local, así como en los códigos eléctricos. Es necesario verificarperiódicamente la integridad de todas las conexiones a tierra.Para las instalaciones dentro de un envolvente, se debe utilizar un solopunto de conexión a tierra de seguridad o una barra de bus a tierraconectada directamente al acero del edificio. Todos los circuitos, inclusoel del conductor a tierra de la entrada de CA, deben conectarse a tierraindependientemente y directamente a este punto/barra.

Figura 20.- Conexión variador de frecuencia

Conexión a tierra de seguridad PE

Ésta es la conexión a tierra de seguridad del variador exigida. Este punto debe conectarse al acero adyacente del edificio(viga, viguetas), a una barra de tierra en el suelo o a una barra de bus. Los puntos de conexión a tierra deben cumplir conlas normativas de seguridad industrial nacional y local, y con lodispuesto en los códigos eléctricos.

Servo drive ultra 3000

Una unidad de servo recibe una señal de comando de un sistema de control, amplifica la señal y transmite corriente eléctrica a un servo motor con el fin de producir el movimiento proporcional a la señal de mando. Typically the command signal represents a desired velocity, but can also represent a desired torque or position. Normalmente, la señal de mando representa una velocidad deseada, pero también puede representar un par de apriete deseado o posición.

Figura 21.- Servo drive ultra 3000

Tabla 2.- Especificaciones ultra 3000

Figura 22.- Conexión servo drive ultra 3000

Figura 23.- Diagrama de control de lazo cerrado

PLC

Los PLC sirven para realizar automatismos, se puede ingresar un programa en su disco de almacenamiento, y con un microprocesador integrado, corre el programa, se tiene que saber que hay infinidades de tipos de PLC. Los cuales tienen diferentes propiedades, que ayudan a facilitar ciertas tareas para las cuales se los diseñan.

Figura 24.- PLC

Fuentede alimentación 1606-XLS80E

Es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta.

Figura 25.- Fuente de alimentación

Tabla 3.- Descripción gral. 1606-XLS80E

Boletín 1606-XLS80E

TipoFuente de alimentación eléctrica

de modo conmutadomonofásica/trifásica

Características

Tamaño súper reducido. Corriente de entrada almomento

del arranquemuy baja. Corrección activa delfactor de

potencia. Entrada de CA/CC de rango

amplio; entrada deselección automática.

Reserva de alimentacióneléctrica superior (puedeadmitir un 150% de laalimentación eléctrica nominaldurante 3...5 segundos)

Eficiencia y capacidad detemperatura superiores.

Indicador LED CC OK y desobrecarga.

Potencia de salida (watts/VA) 80...480 W

Voltaje de entrada/voltaje primario 85…276/323…552 VCA88…375/450…780 VCC

Eficiencia 91.6...95%

Voltaje de salida/voltaje secundario 24 VCC

Corriente de salida Nominal 3.4…20 A

Rango de temperaturas de funcionamiento (Tamb)

-25…+70 °C>60 °C con corrección

Tabla 4.-Verificador

Figura 26.- Diagrama funcional

Tablero de control

Características Panel View 300 frontal

1 Teclas de función (F1 - F8)Puede usar las teclas de función para iniciar funciones en la pantalla del terminal. Estas teclas pueden incluir inscripciones personalizadas.

2 Teclas de cursorCon las teclas de cursor arriba y abajo puede subir o bajar por una lista, o bien aumentar/reducir valores. Use las teclas de cursor a la izquierda y a la derecha para seleccionar un objeto con una barra indicadora o para entrar en el modo de configuración.

3 Teclas de entrada Numérica0-9 Introduce valores numéricos.. Introduce un separador decimal.- Introduce un valor negativo.← Borra los dígitos introducidos o cancela el bloc de notas.↵ Almacena un valor introducido.

4 Pantalla de terminalde tecladoEs posible iniciar la función de un objeto que se muestra en la pantalla (como un botón de activación o desactivación) pulsando la tecla de función correspondiente (F1 - F8).

Figura 27.- Panel View 300 (frontal)

Características PV 300 (parte posterior)

1 Etiqueta de nombre del fabricanteProporciona información acerca del producto.

2 Junta selladora Sella la parte frontal del terminal con un panel o envolvente.

3 LED COMM (verde)Indica cuándo se produce una comunicación.

4 LED FAULT (rojo) Indica que existe algún fallo de firmware o hardware.

5 Ranura para tarjeta de memoriaAcepta una tarjeta de memoria que almacena aplicaciones.

6 Terminales de conexión a la alimentación eléctricaSe conectan a una fuente de alimentación eléctrica externa de 24 VCC (18-32 VCC).

7 Puerto de comunicación DH-485Se conecta a un controlador SLC o MicroLogix, una red DH-485 o una fuente de alimentación eléctrica de montaje en pared.

8 Conector de programación DH485Se conecta a un convertidor de interface de computadora personal para la transferencia de aplicaciones. También se conecta a un programador de SLC, como el terminal de mano.

9 Puerto de comunicación RS-232 (DH-485)Se conecta al puerto del canal 0 de un controlador SLC 5/03, 5/04 ó 5/05 para comunicaciones DH-485 punto a punto. Se conecta a un controlador MicroLogix a través de un acoplador de vínculo AIC+. También se conecta al puerto en serie RS-232 de una computadora para la transferencia de aplicaciones.

10 Conector DeviceNet Se conecta a una red DeviceNet.

11 Puerto de comunicación RS-232 (DF1)Se conecta a un controlador PLC, SLC o MicroLogix con un puerto DF1.Este puerto también se conecta al puerto RS-232 de una computadora.

12 Puerto RS-232 de impresora/ transferencia de archivosSe conecta a una impresora (sólo en la versión K3A10L1).En un terminal DeviceNet, este puerto también se conecta al puerto RS-232 de una computadora para la transferencia de aplicaciones.

Figura 28.- Panel View 300 (parte posterior)

Comunicación DH-485

Los terminales PanelView DH+ se comunican con el controlador PLC o SLC 5/04 en la red DH+ de Allen–Bradley.Los terminales DH-485 Panel View se comunican con uncontrolador SLC usando una conexión de red de punto–a–punto.Los terminales RS-232 Panel View se comunican punto–a–puntocon el puerto Canal 0 de un controlador SLC 5/03 o 5/04 usandoprotocolo DH-485.El terminal PanelView opera como un nodo único DH-485 (0 a 31).Los parámetros DH-485 para los terminales DH–485 o RS–232PanelView son definidos en el diálogo de Configuración delTerminal (se accede a el desde el diálogo de Configuración delTerminal).

Figura 29.- Parámetros DH-485 y valores preseleccionados

Tabla 5.- Parámetros DH-485

Comunicación DF1

Los terminales PanelView DF1 se comunican con un PLC, SLC ocontrolador MicroLogix 1000 sobre un vínculo DF1 punto–a–puntoo usando comunicaciones de red DF1. Los terminales DF1 soportancomunicaciones full dúplex.Los parámetros DF1 para el terminal y el controlador son definidos en el diálogo de Configurar comunicaciones (se accede a éste desde el diálogo de Configurar terminal).

Figura 30.- Parámetros DF1 y valores preseleccionados

Tabla 6.- Parámetros DF1

Conexiones DeviceNet

Las versiones DeviceNet del terminal Panel View tienen un puerto de comunicaciones DeviceNet y un puerto RS-232 para transferencia de archivos e impresión. Conecte PanelView a la red DeviceNet usando cable DeviceNet.

.

Figura 31.- Conexiones DeviceNet

Tabla 7.- Terminales DeviceNet

Unidades de mando y señalización

La comunicación entre hombre y maquina agrupa todas las funciones que necesita el operador para controlar y vigilar el funcionamiento de un proceso.

El operador debe estar capacitado para que pueda percibir y comprender los sucesos y responder de una manera eficaz, a la solución de un determinado imprevisto.

Pulsadores

Los pulsadores se usan en mandos generales de arranque y de parada, también en mandos de circuito de seguridad (paro de emergencia).

Pueden ser metálicos cromados para ambientes de servicio intensivo.

Totalmente plástico, para ambientes agresivos.

Figura 32.- Pulsadores

Balizas y columnas luminosas

Elementos de visualización óptica, nos indica el estado de un determinado proceso.

Baliza: consta de un único elemento luminoso.

Columnas: varios elementos luminosos, a veces con avisador acústico.

Figura 33.- Balizas y columnas luminosas

Partes y piezas de un tablero eléctrico

Láminas ó chapas de hierro ó acero

Soporte

Compartimientos

Cubículos

Barras de aluminio o de cobre

Barra colectora o principal

Barra secundaria o de distribución

Barra de neutro

Barra de tierra

Tornillería

Unión de chapas exteriores

Fijación de Barras

Fijación de Aisladores

Fijación de Soportes

Fijación de Equipos

Aisladores de Fibra o baquelita

Soportes de Barras y Aisladores

Cerraduras y Accionamientos

Cableado Componentes y Aparatos Eléctricos

Contactores y Relés de Sobrecarga

Fuentes de alimentación y transformadores de control

Equipos electrónicos

PLC Controladores Lógicos Programables

Alimentación de fuentes

Módulos de entrada salida digital

Módulos de entrada salida analógico

Otros módulos

Elementos de conexión y soporte

Borneras

Terminales de cable

Riel omega

Canaletas

Planos para equipos de automatización

Fuentes

Configuración de PLC’s

Cableado de señales digitales

Cableado de señales analógicas

Especificaciones de materiales y pintura

Condiciones de los equipos en la industria

Temperatura

Vibración

Humedad

Corrosión

Ubicación de los tableros

Lugar de instalación y grado de protección ip.

Los tableros se instalaran en lugares secos, ambiente normal, de fácil acceso y alejados de otras instalaciones, tales como las de agua, gas, teléfono, etc. Para lugares húmedos, mojados, a la intemperie o polvorientos, los tableros deberán construirse con el grado de protección IP adecuando al ambiente.

Pasillos y espacios libres de circulación

Delante de la superficie frontal del tablero, habrá un espacio libre suficiente para facilitar la realización de trabajos y operaciones, el cual no será menor que 1 metro. Para el caso en que los tableros necesiten acceso posterior, deberá dejarse detrás del mismo un espacio posterior no menor a 0,7 metros.

En los casos en que el tablero tenga puerta posterior, deberá dejarse una distancia, con puerta abierta, de 0,5 m. Se deberá respetar la condición más desfavorable.

Iluminación de la sala

El recinto donde se ubicaran los tableros, deberá disponer de iluminación artificial adecuada, para operar en forma segura y efectiva los dispositivos de maniobra, y leer los instrumentos con facilidad.

Instalación en un local específico

Cuando los tableros se instalen en un local especifico, dicho local no podrá ser utilizado para el almacenamiento de tipo alguno de material, con excepción de herramientas y repuestos propios del tablero.

No existirán desniveles en su piso y su altura mínima desde el punto de vista eléctrico deberá ser de 2.40 m. No obstante deberá cumplirse con los requisitos del código de edificación correspondiente.

El nivel de iluminación mínima en el local donde se ubique el tablero será de 200 lux, medidos a un metro de nivel del piso, sobre el frente del tablero. Además deberá preverse un sistema de iluminación de energía autónomo.

Capítulo III. Normatividad de tableros eléctricos

Grado de protección contra las influencias del medio ambiente (NEMA).

NEMA 1: Uso Interior, protección contra equipos cerrados. (IP-20, IP-30).

NEMA 2: Uso Interior, protección contra equipos cerrados y una cantidad limitada de gotas de agua. (IP-21, IP-31).

NEMA 3 (3R), (3S): Uso exterior, intemperie, protección contra contacto con equipos cerrados, contra polvo soplado por viento, lluvia, lluvia con nieve y resistencia contra la corrosión (IP-54).

NEMA 4 (4X): Uso interior y exterior, intemperie, protección contra contacto con equipos cerrados, contra polvo soplado por viento, lluvia, chorros fuertes de agua. No prevista protección contra congelamiento interno (IP-66).

NEMA 5: Uso Interior, protección contra equipos cerrados, partículas de polvo flotando en el aire. , mugre y gotas de líquidos no corrosivos.

NEMA 6 (6P): Uso Interior ó Exterior, protección contra equipos cerrados, contra inmersión limitada (prolongada) en agua y contra acumulación de hielo.

NEMA 7: Uso interior, clasificados como Clase I. A prueba de explosión, debe ser capaz de resistir la mezcla de gas y aire explosiva.

NEMA 8: Uso exterior, clasificados como Clase I. A prueba de explosión, contactos aislados en aceite.

NEMA 9: Uso exterior, clasificados como Clase II. A prueba de explosión, debe ser capaz de resistir la mezcla de gas y aire explosiva. Además debe evitar la penetración de polvo.

NEMA 10: Exterior, explosión, minas.

NEMA 11: Interior, protección contra líquidos corrosivos.

NEMA 12: Interior, líquido no corrosivo, ambiente industrial. Protección contra goteo y polvo (IP-52).

NEMA 13: Polvo, agua rociada y refrigerante no corrosivos.

Características y seguridad de Pers. Iec. 298

Las características del tablero en las condiciones normales de explotación al ambiente.

Severidad la seguridad de las personas en función de las exigencias particulares de utilización.

Disponibilidad de la energía eléctrica.

Habilidades y competencia del personal IEC 298: Aparatos en envoltura metálica para corriente alterna de tensiones nominales superiores a 1kV y inferiores o iguales a 52 kV.

Es a través de las pruebas de tipo y de rutina que el fabricante garantiza su material a las condiciones de explotación que soporta la corriente nominal.

La corriente de falla.

El dieléctrico.

Los esfuerzos mecánicos.

El funcionamiento.

La IEC 298 permite por la aplicación de todas o parte de sus recomendaciones de definir el “nivel” de seguridad correspondiente a las condiciones específicas de explotación.

Norma NEMA 250-2003 “Gabinetes para equipos eléctricos hasta 1000V”

Especificaciones y diseño de Potencia en baja tensión

Tipos de cargas eléctricas

1. Cargas resistivas (iluminación, resistencias)

2. Cargas inductivas (motores monofásicos y trifásicos)

3. Cargas capacitivas (bancos de condensadores)

Elementos de protección sobre corriente

Protección contra corto circuitos

Protección contra sobrecargas

Clasificación de los contactos

Contactos de Potencia

AC1-AC8

DC1-DC6

Contactos de control

DC12-DC14

AC12-AC15

Relés Electromagnéticos y Contactores

Puesta a tierra del tablero y sus partes constitutiva

Capítulo V. Resultados del diseño de la Máquina TIEM 1

Parte muy importante de un proyecto de instalaciones eléctricas son los Tableros Eléctricos, ya que su función principal es ser el sitio de maniobra y protección de toda la instalación y sus usuarios, y de su correcto diseño dependen tanto su funcionalidad como su crecimiento.

Todos los diseños de tableros están compuestos por un esquema eléctrico o diagrama unifilar del mismo, un esquema físico o diagrama topográfico, una Planilla de Circuitos y Cargas, un listado de materiales y, finalmente, una estimación de costos de su armado y montaje en obra.

Los esquemas o diagramas están confeccionados en AutoCAD e Inventor y particularmente los físicos o topográficos, dibujados a escala cada uno de los elementos que lo componen, pudiendo determinar de esta manera el tamaño del gabinete y el espacio que ocupará en el sitio de obra.

En muchas ocasiones es a la inversa, sabiendo el espacio libre en obra, diseñamos el tablero de manera que se ajuste a dicho lugar.

Tablero de usuario

Diagrama General

Figura 34.- Tablero de Usuario

Características

El gabinete es de 300 x 400 x 200mm.

La perforación para el Panel View 300 se marca en la (Figura 35) con una dimensión de 178 x 109mm.

Las perforaciones para los tornillos son de 120mm de separación horizontal y 140mm vertical como se muestran en la (Figura 35).

Figura 35.- Perforaciones para el Panel View 300

El Panel View 300 tiene un espacio libre de 64mm superior, inferior y a cada costado que es representado por el cuadro de 306 x 248mm donde se encuentra centrada la perforación.

Figura 36.-Panel View 300

La perforación para las botoneras están marcadas con un radio de 11mm y una separación de 38mm una de otra a una altura de 72mm desde el fondo de la placa frontal.

Las Figuras 35 y 36pertenecen al manual del Panel View 300 de Allen Bradley que se incluye en los anexos para más detalle de la instalación.

Características de las dimensiones del Panel View:

Figura 37.- Dimensiones del Panel View 300

El Gabinete es de HIMEL con referencia del catálogo “HHHCM3040/200”.

Tabla 8.- Cajas de mando

El Gabinete se colocara a una altura de 1.60 metros tomando de referencia la parte superior de este.

Se montara en un pedestal talcomo se muestra en la Figura 38.

Figura 38.- Pedestal

Dado que la altura solicitada de la mesa es de 900mm y la altura del Gabinete es de 400mm, la sección del pedestal para alcanzar la altura solicitada es de 300mm por lo que la sección que se solicitara es de 500mm con referencia del catálogo de HIMEL “HHHCM T5005”.

Para la base será “HHHCM/UMR50” según el catálogo de HIMEL.

Tabla 9.- Fijación a soporte

Tabla 10.- Fijación giratoria a caja

Tabla 11.- Tubos

“TABLERO ELÉCTRICO Y DE CONTROL”

Dispositivos:

Figura 39.- Variador de Frecuencia

El Variador de Frecuencia cuenta con un espacio más amplio superior, debido a que se tuvo que centrar el dispositivo respecto a los otros dispositivos, y además solicitaba un espacio de 76.2mm como espacio mínimo libre superior.

IN OUT

Figura 40.- Variador de Frecuencia (Diagrama eléctrico)

Figura 41.- Servo Drive

El Servo Drive tiene un espacio mínimo libre de 12.7mm a cada lado y de 50mm superior e inferior además de los 25mm que tiene adicional al igual que los otros dispositivos.

Figura 42.- Servo Drive (Diagrama eléctrico)

Figura 43.- Fuente Externa

Figura 44.- Fuente externa (Diagrama eléctrico)

Figura 45.- PLC

El PLC cuenta con un espacio libre de 25mm superior, inferior y a cada costado y la fuente externa con un marco de 36mm a cada costado y 33mm superior e interior.

Figura 46.-Clemas

Estas serán dos líneas de 456mm con clemas de 71mm, donde cuentan con un margen de 38mm superior, inferior y a cada costado, exceptuando el espacio medio que es de 64.68mm de separación entre las líneas de clemas.

Figura 47.- Tablero Eléctrico y de Control

Las secciones sombreadas son las canaletas con un ancho de 38mm.

La línea que rodea al Servo Drive y Variador de Frecuencia son las tolerancias de espacio mínimo requerido para su instalación y aparte de ello cuentan con un espacio adicional.

Para el Rack del PLC y la fuente externa un espacio de 25mm en la parte superior, inferior y en cada costado.

Nota: Los espacios que se dejan alrededor de cada dispositivo son para facilitar el cableado y la ventilación de cada uno de estos

“Gabinete para tablero eléctrico”

Figura 48.- Gabinete Isométrico.

El gabinete para los dispositivos será de 1273mm de largo x 640mm de alto y 300mm de profundidad, el cual se colocara dentro de la mesa, donde se montara la máquina.

Figura 49.- Gabinete con dispositivos

Figura 50.- Placa para Dispositivos.

Dentro del gabinete se colocaran 4 bujes para tornillos del #8 con 30mm de profundidad sobre la cual se montara una placa de 1223mm x 590mm, para que se pueda desmontar esta placa para su mantenimiento que se usara para colocar los dispositivos; el cual excede la dimensión mínima para los dispositivos por 150mm x 590mm el cual se reservara para la ampliación futura de este gabinete si llega a ser necesario.

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“Mesa”

Dispositivos:

La mesa también contara con 2 placas a los costados soldadas de 938mm x 600mm (Figura 51), una placa trasera de 1481mm x 938mm (Figura 52) la cual será desmontable por 4 tornillos para el mantenimiento interno de la mesa y sus componentes que se encuentren dentro de la misma y contara con 2 puertas frontales (Figura 53) que contaran con una manija Allen con seguro para su acceso al gabinete donde se tienen los dispositivos eléctricos y de control.

Figura 51.- Placa Lateral.

Figura 52.- Placa Trasera

Figura 53.- Puerta Vista Frontal

La mesa de forma básica está compuesta por 4 patas de 100x 100mm, la placa base donde se montara la maquina esta es de 1481mm x 600mm y 38mm de grosor (Figura 54) y patas niveladoras.

Figura 54.- Placa Base para Mesa

Figura 55.- Mesa Básica

Figura 56.- Gabinete en la Mesa.

El gabinete se colocara en la parte donde es la salida del material, a una distancia desde la placa donde se montara la máquina y este de 100mm para permitir el mantenimiento de una flecha que se encuentra entre ambos y 160mm desde el suelo al gabinete

Figura 57.- Mesa Completa

CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES

Por medio del desarrollo de este trabajo y de los resultados obtenidos en el proyecto “Máquina TIEM 1” se llego a la conclusión de que el proyecto está terminado en un 95% en lo que refiere a los tableros de control, eléctrico y de usuario, ya que el avance se realizo gracias al apoyo de los asesores tanto interno como externo.

Así como también se deja concluida la parte de la mesa en la cual estará montada la máquina y para también empotrar la parte del tablero de control y eléctrico con la finalidad de tener un mejor y fácil mantenimiento y para un mejor diseño de la máquina en general ya que esto fue establecido por el asesor externo.

También se concluye que este tipo de proyectos brinda la oportunidad en el ámbito estudiantil a desarrollarse más en la industria ya que en este proyecto se trabajaron varias ramas como son mecánica, electrónica, control, manufactura, etc. y con los conocimientos adquiridos se abren más las puertas en la industria.

GLOSARIO

Troquel.- Instrumento o máquina de bordes cortantes para recortar o estampar, por presión, planchas, cartones, cueros, etc.

Galvanoplastia.- Es el proceso basado en el traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo en un medio líquido.

Tablero de usuario.- Es donde se disponen los elementos para la interfaz hombre máquina.

Tablero de control y eléctrico.- Es donde se colocan dispositivos tales como PLC, Servo Drive, Variador de Frecuencia, etc. para el control de una máquina.

Contigua.- Que ocupa un lugar inmediato o lindante a otra cosa.

Canaletas.-Canal montado en la pared que tiene una tapa móvil que se utiliza para colocar cableado horizontal.

Clemas.- Es un tipo de conector eléctrico en el que un cable se aprisiona contra una pieza metálica mediante el uso de un tornillo.

Bujes.- Elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje.

BIBLIOGRAFIA

Manual, Ultra3000 Digital Servo Drives,

Editorial Allen Bradley

Manual, SLC 500 SYSTEMS

Editorial Allen Bradley

Manual, Panel View Standard Operator Terminals PV300 Micro, PV300, PV550, PV600, PV900, PV1000, PV1400

Editorial Allen Bradley

Manual, power supply 1606-XLS80E

Editorial Allen Bradley

Manual, powerflex 70 Variador de frecuencia ajustable de CA

Editorial Allen Bradley

Ergonomía 1 fundamentos 3ra edición

Autor, Pedro R. Mondelo, Enrique Gregori – Pedro Barrau

Editorial, Alfaomega

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