ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE GRÁNULO MINERAL EN COSTALES DE 50 KILOS PARA LA EMPRESA IMBAPETREOS Luis Fernando Salazar Botta

DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE GRÁNULO A SER ENSACADO Gránulo mineral el cual se obtiene mediante la trituración de piedra volcánica.

DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE GRÁNULO A SER ENSACADO

SITUACIÓN ACTUAL DE LA PLANTA Maquinaria activada mediante uso de contactores. Flujo del material a ensacar variable. Proceso de ensacado manual. Control de la producción, por conteo de sacos producidos.

FALENCIAS DEL SISTEMA Y SOLUCIÓN Alto esfuerzo físico para realizar el proceso. Error en la medición. Exposición a polvo por parte del obrero. Ausencia de históricos sobre la producción mensual.

FALENCIAS DEL SISTEMA Y SOLUCIÓN Alto esfuerzo físico para realizar el proceso. Error en la medición. Exposición a polvo por parte del obrero. Ausencia de históricos sobre la producción mensual.

FALENCIAS DEL SISTEMA Y SOLUCIÓN Alto esfuerzo físico para realizar el proceso. Error en la medición. Exposición a polvo por parte del obrero. Ausencia de históricos sobre la producción mensual.

FALENCIAS DEL SISTEMA Y SOLUCIÓN Alto esfuerzo físico para realizar el proceso. Error en la medición. Exposición a polvo por parte del obrero. Ausencia de históricos sobre la producción mensual.

FALENCIAS DEL SISTEMA Y SOLUCIÓN Alto esfuerzo físico para realizar el proceso. Error en la medición. Exposición a polvo por parte del obrero. Ausencia de históricos sobre la producción mensual.

Requerimientos por cumplir

Requerimientos por cumplir El sistema debe ser capaz de soportar el peso del producto final ya ensacado sin perder las características normales de funcionamiento. Refiriéndose a la alimentación la fábrica cuenta con acometida de 110 VAC y de 220VAC. El valor de error debe ser mínimo, con una tolerancia máxima del 2%. El sistema debe contar con alarmas. Disminuir el tiempo del proceso de ensacado, aumentando la producción de la fábrica.

Solución propuesta

Diagrama de Flujo de la Máquina

Tipos de Sensores de Presión Celdas de carga con viga en forma de S Celdas de carga de compresión Celdas de carga de tensión y compresión Celdas de carga de flexión de viga Celdas de carga de un solo punto

Tipos de Sensores de Presión Celdas de carga con viga en forma de S Celdas de carga de compresión Celdas de carga de tensión y compresión Celdas de carga de flexión de viga Celdas de carga de un solo punto

Controladores empleados para aplicaciones que involucran sensoramiento de peso Controladores Dedicados Controladores Lógicos Programables

JUSTIFICACION DE SELECCION DE EQUIPOS Celda de Carga. Sensivilidad =2mV/V Señal de salida, de voltaje o corriente, dependiendo del trasductor. Dimensionamiento Peso total= A + B + C + Tolerancia (3%) A: Peso de la tolva. B: Peso del sistema de sujeción. C: peso de un costal rebosando de producto. Peso total = 15 +5 + 50 = 70 Kg La celda de carga UDB 7005, cuenta con carga máxima de 50 Kg, por lo que al usar 2 celdas de carga el peso de distribuye.

JUSTIFICACION DE SELECCION DE EQUIPOS PLC KOYO DR06 16 entradas, 20 salidas (rele) Alimentacion 110VAC-220VAC Capacidad de realizar cálculos matemáticos avanzados, conversiones numéricas. Opción de entradas y salidas analógicas, conexión a un HMI mediante el puerto serial.

JUSTIFICACION DE SELECCION DE EQUIPOS Módulo de entrada analógica de 0-10V 12 Bits de resolución. Número de entradas 4 Rango entrada 0 a 5 VDC o 0 a 10 VDC (seleccionable mediante jumper) Respuesta 10mS Resolución 12 bit (de 0 a 4095)

JUSTIFICACION DE SELECCION DE EQUIPOS Pantalla táctil EA1-S3MLW Cuenta con una pantalla LCD de 3 pulgadas monocromática de 128 x 64 puntos. Tiene 5 botones físicos con funciones definidas por el usuario y LED indicadores. Alimentación suministrado por el PLC. Funciones de botón, botón tipo switch, luz indicadora, gráfico indicador, display numérico, entrada numérica, gráfico de barras y gráficos en tiempo real.

Diseño del Programa del MHI Calibración Leer Monitoreo Configuración Mediante un botón físico se puede regresar al menú principal.

Diseño del Programa del MHI Calibración Leer Monitoreo Configuración Mediante un botón físico se puede regresar al menú principal.

Diseño del Programa del MHI Calibración Leer Monitoreo Configuración Mediante un botón físico se puede regresar al menú principal.

Diseño del Programa del MHI Calibración Leer Monitoreo Configuración Mediante un botón físico se puede regresar al menú principal.

Diseño del Programa del MHI Calibración Leer Monitoreo Configuración Mediante un botón físico se puede regresar al menú principal.

Diseño del Programa del MHI

IMPLEMENTACION

Equipos Usados (Instrumentacion)

Equipos Usados (control actuadores)

Diagramas Entradas del plc

Diagramas De salidas del plc

Diagramas fuerza

Diagramas Conexión de los sensores

Diagramas Neumático

Diagramas Tablero de control

Diseño mecánico del modelo

Diseño mecánico del modelo

Diseño mecánico del modelo

Obtención de la planta

Presentacion de resultados

Resultados. En la tabla se puede observar el desempeño de la dosificadora, notándose una tendencia a mantener un valor promedio de 99.2 libras por saco ensacado, sin sobrepasar la tolerancia de 2%, los mayores picos se presentan con máximo de 100 libras, y con un mínimo de 98.3 libras.   En el caso de ser necesario el sistema cuenta con calibraciones tanto mecánicas, como electrónicas que permiten mantener un valor constante en el set point.

Resultados. El promedio de tiempo en llenar un costal es de 4,64 segundos, variando este valor entre un costal y otro por la disposición del material dentro de la banda al momento de ser transportado de la tolva de alimentación hacia la tolva de llenado.   Teniendo en cuenta esta tabla se puede estimar que en un día de trabajo es posible encostalar cerca de 320 costales, de gránulo de las mismas características que él que se uso para la obtención de estos datos.

Resultados. Dentro de lo que se refiere al crecimiento de la producción, se puede realizar una proyección, calculando que el promedio de quintales producidos diariamente aumentaría en 153%. Este incremento se presenta debido a que el tiempo de ensacado promedio por saco disminuyo, lo cual permite ensacar una mayor cantidad de material en la misma jornada de trabajo.

Resultados. En la figura se aprecia la presencia de un peso faltante de material en cada costal, se tiene un pico máximo de 1.8 libras por costal, el promedio de material sobre ensacado es de 0,4 libras, lo cual se traduce a 1.5 costales de material diarios, reduciendo de forma significativa la perdida de dinero para la empresa fabricante.

Costos del Proyecto

Equipo Electrico/Electronico Costos del proyecto Equipo Electrico/Electronico   PLC (Controlador Lógico Programable) Koyo DR06. 400 Módulo de entrada analógica de 0-10V 12 Bits de resolución. 80 Fuente de poder de 12VDC, 15W. 60 Fuente de poder de 24VDC, 60W. 70 Pantalla táctil de 3 pulgadas. 150 Celda de carga UDB 7005 (2) 200 Transductor de medición de peso KM 02 180 Cable para programacion 30 Cable usb-rs232 20 Gabinete de control 100 Reles Contactor de 10A Breaker Porta fusibles 5 Borneras 15 Riel Cable Canaletas Terminales 4 Cable de alimentacion Conectores Pulsadores y luces Subtotal 1489

Costos del proyecto Material Mecanico 2 Planchas de acero de 3 mm 180 Pernos, arrandelas, tuercas, brocas. 200 Chumaceras ejes banda 36 Chumaceras eje cuchara 20 Dobleces 140 Banda + binchas 102 Eje cuchara 17 Suelda 100 Perfiles 90 Subtotal 885

Costos del proyecto Otros Total cilindros 100 Motor 120 Manguera neumatica/teflon conectores 40 Mano de obra construccion 500 Subtotal 760 Total 3134

GENERACION Y ALMACENIMIENTO DE DATOS EN TABLAS

ACCESO DE PANTALLAS DE CONFIGURACION MEDIANTE CONTRASENA

CONCLUSIONES Durante la implementación del proyecto se evidencio una mejora en el proceso productivo, ya que el disminuir carga física a los obreros, permitió desarrollar una planificación del trabajo que repercutió en el aumento de la capacidad productiva. Se dedujo la factibilidad de cumplir con la tolerancia del 2% al utilizar equipos electrónicos que puedan detectar pequeños cambios en los valores de peso, e introduciendo calibraciones en la acción de los actuadores. Mediante los diseños en 3D, diagramas, simulaciones y dimensionamientos se pudo realizar una adecuada implementación. Logrando solucionar rápidamente fallas existentes en el momento de la puesta en marcha.

RECOMENDACIONES Es recomendable utilizar sensores y transductores que brinden un rango de medición lo suficientemente amplio, para tomar acciones correctivas en el caso de presentarse problemas o cambios de los límites a ensacar. Se debe considerar la comprobación de la calibración y de los valores que el sistema genera, el recomendable usar un peso referencial estándar para garantizar estos valores. Se debe considerar el peso de los sistemas a ser implementados, además de la distribución de los mismos para su funcionamiento, para evitar cambios innecesarios dentro los procesos ya existentes.

Gracias