Diseño planta piloto bobinadora

UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA
PLANTA PILOTO BOBINADORA DE
MATERIAL TEXTIL EN LAS
INSTALACIONES DE LA UNIVERSIDAD
JOSÉ ANTONIO PÁEZ PARA EL
DESARROLLO DE PRÁCTICAS EN LA
CÁTEDRA DE LABORATORIO DE
ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS.
Autores: Torres Del Corral, Antonio José.
C.I.:20.083.689
Rea Yepez, Manuel Alejandro
C.I:24.298.348
Urb. Yuma II, calle N°3. Municipio San Diego
Teléfono: (0241) 8714240 (master) – Fax: (0241) 871294

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PLANTA PILOTO BOBINADORA DE
MATERIAL TEXTIL EN LAS INSTALACIONES DE LA UNIVERSIDAD JOSÉ
ANTONIO PÁEZ PARA EL DESARROLLO DE PRÁCTICAS EN LA CÁTEDRA
DE LABORATORIO DE ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS.
Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al título de
INGENIERO ELECTRÓNICO
Autores: Torres Del Corral, Antonio José
C.I.: 20.083.689
Rea Yepez, Manuel Alejandro
C.I.: 24.298.348
Tutor: Ing. Aída R. Perez. R
San Diego, Estado Carabobo

ACEPTACIÓN DEL TUTOR
Quien suscribe, Ingeniero Aída Pérez portador de la cédula de identidad 12.766.802, en mi
carácter de tutor del trabajo de grado presentado por los ciudadanos Manuel A. Rea Y. y
Antonio J. Torres portadores de la cédula de identidad 24.298.348 y 20.083.689,
titulado DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PLANTA PILOTO BOBINADORA
DE MATERIAL TEXTIL EN LAS INSTALACIONES DE LA UNIVERSIDAD
JOSÉ ANTONIO PÁEZ PARA EL DESARROLLO DE PRÁCTICAS EN LA
CÁTEDRA DE LABORATORIO DE ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS
presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico, considero
que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la
presentación pública y evaluación por parte del jurado examinador que se designe.
En San Diego, a los 10 días del mes de Octubre del año dos mil trece.
Ing. Aída Pérez.
C.I.: 12.766.802

RECONOCIMIENTOS
Agradecemos a la ingeniero Aída Pérez por aceptar ser la tutora de este proyecto,
trayendo con eso la dedicación durante toda su elaboración; otorgándonos asesorías,
recomendaciones y por su rápida acción al momento de las correcciones, usando una
técnica satisfactoria y eficaz.
Se agradece al ingeniero Carlos Villanueva por el asesoramiento del proceso de
bobinado industrial y por su previa enseñanza de la manipulación de los diferentes tipos de
motores en la cátedra de Laboratorio de Accionamientos Eléctricos.
También agradecemos al ingeniero José Armas por la colaboración y asesoramiento
en el diseño de las bobinas utilizadas para el proyecto.

ACTA DE REVISIÓN DEL PROYECTO DE TRABAJO DE GRADO
Quienes suscriben a esta Acta, dejan constancia que el Proyecto de Trabajo de Grado:
DE LABORATORIO DE ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS ha sido revisado y,
cumpliendo con los requisitos exigidos para su aprobación, recomiendan su tramitación
ante el organismo académico correspondiente.
Ing. Aída Pérez
Tutor Académico Firma Fecha
Ing. Alicia de Pizzella
Tutor Metodológico Firma Fecha

viii
ÍNDICE
CONTENIDO PP.
LISTA DE TABLAS……….……….………………………………………….. xii
LISTA DE ECUACIONES…………………………………………………….. xiii
LISTA DE FIGURAS…………...………………………………………………. xv
RESUMEN…………………..………………………………………………….. xix
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………… 1
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema…………………………………………… 3
1.2 Formulación del Problema………………………………………….. 4
1.3 Objetivos de la Investigación………………………………………… 4
1.3.1 Objetivo General………………………………………………… 4
1.3.2 Objetivos Específicos……………………………………………. 5
1.4 Justificación…………………………………………………………... 5
II MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes………………...………………………………………… 7
2.2 Bases Teóricas………………...…………………………………….. 8
2.2.1 Servomotor…….………………..……………………………… 8
2.2.2 Servomotor Brushless…..…..…………………………………. 9
2.2.2.1 Construcción……………………………………………….. 10
2.2.2.2 Funcionamientos…………………………………………… 11
2.2.3 Unidad ServoDrive……………………………………………. 11

ix
2.2.3.1 Función…………………………………………………….... 12
2.2.3.2 Elementos que lo conforman……………………………….. 12
2.2.4 Variador de frecuencia………………………………………….. 15
2.2.4.1 Etapas de funcionamientos……………………………….. 15
2.2.4.2 Modos de funcionamientos……………………………….. 16
2.2.5 Bobinadora……………………………………………………… 16
2.2.5.1 Hilo………………………………………………………… 16
2.3 Definiciones de términos básicos…………………………………. 19
III MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de Investigación……...………………………………………… 21
3.2 Diseño de la Investigación...……………………………………….. 21
3.3 Nivel de la Investigación……………..……………………………… 22
3.4 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos………………….. 22
3.5 Fases Metodológicas…………..…………………………………... 22
IV RESULTADOS
4.1 FASE I: Elaboración de los planos de trabajo donde estarán ubicados
los servomotores, el carrete y los demás elementos que conforman la
bobina……………………………………………………………………… 47
4.1.1 Mesón o banco……………………………………………………. 48
4.1.2 Carrete….…………………………………………………………. 49
4.1.3 Base del servomotor………………………………………………. 50
4.1.4 Caja de protección………………………………………………… 51
4.2 FASE II: Montaje y puesta en marcha de la planta piloto de bobinado
en las instalaciones de la Universidad José Antonio Páez………………… 52
4.2.1 Caja de protección……….………………………………………… 52

x
4.2.2 Programación……………………………………………………… 53
4.3 FASE III: Desarrollo de experiencias prácticas referentes al proceso
de bobinado de material textil, haciendo uso del software
MOVITOOLS®, MT-Manager 5.2.0 en conjunto con el software HMI
BUILDER, para su ejecución en la planta piloto …………..……………... 74
4.3.1.1 Práctica 1: Posición………………………………………….. 74
4.3.1.2 Práctica 2: Picadora y ascensor……………………..………….. 76
4.3.1.3 Práctica 3: Bobinadora…………………………………………. 78
4.4 FASE IV: Estudio de las características de los equipos y elementos
que se implementaran para el desarrollo de las actividades prácticas, con
el fin de poder aprovecharlos en sus óptimas condiciones………………... 80
4.4.1 Identificación de los equipos utilizados para la elaboración del
proyecto……………………………………………………………………. 80
4.4.2 Descripción de las características de los equipos utilizados………. 80
4.4.2.1 MovidriveB……………………………………………………. 80
4.4.2.2 Servomotor…………………………………………………….. 83
4.4.2.3 Pantalla DOP…………………………………………………... 88
4.4.2.4 Adaptador USB11A…………………………………………… 89
4.4.2.5 Carrete…………………………………………………………. 90
4.4.2.6 Caja de protección……………………………………………... 91
CONCLUSIONES Y RECONOCIMIENTOS
Conclusiones………………………………………………………………. 92
Reconocimientos…………………………………………………………... vi
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………….. 88

xi
APÉNDICE
Apéndice A: Compendio de Prácticas……………………………………... 95
Práctica 1: Posición……………………………………………………… 96
Práctica 2: Picadora y ascensor…………………………………………. 101
Práctica 3: Bobinadora………………………………………………….. 105
Apéndice B: Manual de funcionamiento de la pantalla DOP11B-25 para
las aplicaciones: Bobinadora, ascensor, picadora y posición. HMI…….....
124
Apéndice C: Manual de programación de la pantalla DOP11B-25… 143

xii
LISTA DE TABLAS
CONTENIDO
TABLAS
1 Errores que puede mostrar el Display con respecto al Driver.…….…….. 29
2 Grados más esenciales en número de incrementos………………………. 30
3 Representación de los equipos usados………………………………….. 80
4 Código de modelo de servomotores……………………………………... 86
5 Código para la identificación de los equipos estándar de servomotores
síncronos…………………………………………………………………
87
6 Características DOP11B-25 88

xiii
LISTA DE ECUACIONES
CONTENIDO
ECUACIÓN
1 Numero de vueltas en función del diámetro de la bobina y el grosor
del material……………………………………………………….. 37
2 Circunferencia de un circulo…………………………………….. 37
3 Materia prima total medida en distancia………………………… 37
4 Longitud total expresada de otra manera…………………………. 38
5 Longitud total expresada de otra manera más amplia……………. 38
6 Tiempo total en que tarda el proceso……………………………… 39
7 Torque en función de la fuerza y el radio…………………………. 40
8 Despeje de la fuerza en la ecuación 7…………………………….. 40
9 Reestructurando la ecuación 8……………………………………. 41
10 Recta……………………………………………………………… 42
11 Pendiente de una recta……………………………………………… 42
12 Reestructuración de la ecuación 11 42
13 Forma final de la ecuación 12 42
14 Reestructuración de la ecuación 10 para el proceso. Bobina
primaria……………………………………………………………..
42
15 Reestructuración de la ecuación 10 para el proceso. Bobina
segundaria……………………………………………………………..
42
16 Reestructuración de la ecuación 10 para el proceso, bobina primaria
Estudio de la bobina primera con el punto de cruce……………..…
43
17 Reestructuración de la ecuación 10 para el proceso, bobina primaria
Estudio de la bobina segundaria con el punto de cruce………………
43
18 Potencia en función de la velocidad angular y el torque……………. 43
19 Despejando el torque de la ecuación 18…………………………….. 43
20 Reestructurando la ecuación 19 ……………………………………. 44

xiv
21 Reestructurando la ecuación 20 44

xv
LISTAS DE FIGURAS
CONTENIDO
FIGURAS PP
1 Estructura externa del servomotor………………………………….. 10
2 Menú de inicio………………………………………………………… 24
3 Página principal MT-Manager………………………………………… 24
4 Selección de lenguaje………………………………………………….. 25
5 Selección tasa de transferencia………………………………………... 25
6 Selección de dispositivo………………………………………………. 25
7 Selección de tipo de conexión…………………………………..…… 26
8 Selección de puerto de conexión………………………………………. 26
9 Inversores conectados…………………………………………………. 27
10 Modos de operación…………………………………………………… 28
11 MOVIDRIVE B………………………………………………………. 28
12 Opciones que aparecen para la configuración del parámetro
P100………
32
13 Opciones que aparecen para la configuración del parámetro
P101…………………………………………………………………..
32
14 Opciones que aparecen en la primera parte para la configuración del
parámetro P700………………………………………………………...
33
15 Opciones que aparecen en la segunda parte para la configuración del
parámetro P700………………………………………………………...
33
16 Ejes de los motores……………………………………………………. 35
17 Demostración del desfasaje de los ejes de los motores……………..... 36
18 Etapa inicial del proceso de bobinado……………………..………… 40
19 Descripción gráfica del comportamiento del radio de la bobina
principal en función del tiempo …………………………………..….
41
20 Etapas del proceso de bobinado……………………………………….. 45

xvi
21 Planta bobinadora de material textil…………………………………… 52
22 Placa de potencia del variador………………………………………… 81
23 Placa de características del cabezal de control………………………… 82
24 Descripción del código de identificación del equipo………………….. 82
25 Estructura básica de un servomotor DFS……………………………… 83
26 Esquema de conexión de alimentación de servomotor………………... 84
27 Placa de identificación de un servomotor SEW………………………. 85
28 Placa de identificación del servomotor SEW en el laboratorio……….. 85
29 Estructura del código de identificación del servomotor………………. 86
30 Dimensiones y estructura de la pantalla DOP11B-25………………… 89
31 Adaptador USB11A…………………………………………………… 89
32 Esquema de conexión del Servomotor – MOVIDRIVE- Adaptador
USB- PC………………….…………………………………………
90
33 Modelo digital del Carrete…………………………………………….. 90
34 Modelo Real del carrete………………………………………………. 91
B1 Pantalla principal………………………………………………………. 126
B2 Pantalla de aplicaciones………………………………………………. 126
B3 Ventana de la aplicación de posición………………………………… 127
B4 Ventana de definición de velocidad en la aplicación de
posición………………………………………………………………
127
B5 Ventana de definición de cantidades de vueltas, o los pasos o los
multiplicador de giros de la aplicación posición…………………….....
130
B6 Ventana de definición de los modos de giros de la aplicación
posición……………………………………………………………….
131
B7 Ventana de señales analógica de la aplicación posición………………. 132
B8 Ventana de valores digitales de la aplicación posición…………..…… 133
B9 Definición de la velocidad de los canales…………..………………… 134
B10 Teclado para introducir valores………………………………………. 134

xvii
B11 Ventana de control de la aplicación del Ascensor……………………. 135
B12 Configuración de parámetros………………………………………….. 136
B13 Ajuste de tiempo en régimen permanente…………………………… 137
B14 Ajuste de rampa de velocidad………………………………………… 138
B15 Ventana de Gráfico…………………………………………………….. 139
B16 Ventana de aplicación Bobinadora…………………………………….. 140
B17 Ventana de posicionamiento…………………………………………… 140
B18 Ventana del establecimiento del grosor del material con el que se va a
trabajar…………………………………………………………………
141
B19 Ventana de definición del torque máximo…………………………… 142
B20 Ventana de inicio del proceso………………………………………….. 142
C1 Pantalla de carga………………………………………………………. 146
C2 Pantalla inicial HMI…………………………………………………… 147
C3 Menú de archivo………………………………………………………. 147
C4 Características del proyecto……………………………………………. 149
C5 Selección del driver para el controlador………………………………. 149
C6 Características del Proyecto……………………………………………. 149
C7 Pantalla inicial del Proyecto…………………………………………. 149
C8 Administrador de proyecto…………………………………………… 150
C9 Ventana del Bloque nuevo……………………………………………. 150
C10 Administrador de proyecto…………………………………………… 151
C11 Ventana de creación de bloque nuevo………………………………… 152
C12 Ventana de bloque nuevo……………………………………………… 152
C13 Inicialización del HMI DOP11B-25………………………………… 153
C14 Propiedades Ethernet………………………………………………… 153
C15 Propiedades de protocolo………………………………………………. 154
C16 Pestana de configuración……………………………………………… 155
C17 Configuración del periférico………………………………………….. 155

xviii
C18 Conexión de red TCP/IP………………………………………………. 156
C19 Pestana de transferir…………………………………………………… 156
C20 Propiedades de Comunicación…………………………………………. 156
C21 Transferencia del Proyecto…………………………………………….. 158

xix
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
DE LABORATORIO DE ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS
Autores: Rea Yepez, Manuel Alejandro
Torres Del Corral, Antonio José
Tutor: Ing. Pérez, Aída
Fecha: Octubre 2013
RESUMEN
Este proyecto tiene como propósito, reforzar la experiencia de prácticas de
control coordinado, las cuales van dirigidas a los alumnos de la cátedra de
Accionamientos Eléctricos de nivel de pregrado y postgrado de la Escuela de
Ingeniería Electrónica de la Universidad José Antonio Páez. En dichas
prácticas se hace uso de equipos que posee la Universidad, los cuales están
conformados por unos servomotores, accionadores, una pantalla HMI y dos
carretes, en conjunto ellas conformarán la bobinadora. Tanto el
accionamiento, la Pantalla HMI y los servomotores son equipos originarios
de la marca alemana SEW EURODRIVE, la cual posee una sede en
Venezuela. La planta piloto será adaptada de una manera flexible y versátil,
para poder ser usado en diferentes prácticas de laboratorio de Accionamientos
Eléctricos, como lo es el Control de Movimiento Coordinado y la enseñanza
de la una aplicación industrial como lo es la de Bobinado de material Textil.
Descriptores: bobinadora, interfaz, accionamiento.

1
INTRODUCCIÓN
En la industria textil, a medida que ha evolucionado la tecnología se han ido
mejorando los distintos procesos de tratado del hilo. Entre estos destacan su limpieza,
enrollado, teñido, etc. Uno de los procesos que fue de mayor utilidad es el de enrollado o
bobinado, debido a que se disminuía con éste los problemas de irregularidad en el hilo y
mejorar de calidad del mismo; tratando de lograr esta fase del proceso sin ocasionar daños
al hilo. Sin embargo, al comienzo de desarrollo de esta tecnología para los procesos de
bobinado, la electrónica no había evolucionado lo suficiente como para el desarrollo de un
control de este proceso. Es por esto que se encontraban errores como el rozamiento debido
al no estar sincronizados completamente los motores usados, problemas de nudos en el hilo,
zonas delgadas y zonas gruesas debido al mal uso de control de fuerza.
Con el paso del tiempo y el desarrollo de nuevas ciencias y tecnologías como la
electrónica, estos procesos fueron mejorando e integrándose con dichos desarrollos. Se
fueron incluyendo avances y mejoras como el análisis de tensado del hilo, sincronismo de
motores, velocidad y fuera y control automatizado del proceso. Con esto se lograron
aumentos de producción y disminución de la pérdida del material por errores por el mal
tensado que ocasionaban el rompimiento del hilo.
En la actualidad, esta integración de desarrollo y avances en la tecnología han
permitido que el proceso de bobinado sea automatizado y controlado con el uso de motores
de imán permanente (Motor Brushless) en sincronismo, por medio de un controlador.
El presente proyecto tiene como objetivo el diseño, desarrollo y construcción de una
planta piloto bobinadora de material textil, con el uso de servomotores a imán permanente
controlados por variadores de frecuencia. Por medio de esto se desarrollarán también
prácticas de laboratorio para que futuros estudiantes de la Universidad José Antonio Páez
puedan interactuar con la planta y adquirir conocimientos en el área de sincronismo de

2
estos motores para lograr un correcto proceso de bobinado en la cátedra de Accionamientos
Eléctricos. Actualmente en las instalaciones de la Universidad José Antonio Páez y en el
Edo Carabobo no se cuenta con una planta piloto de bobinado que permita que se estudie
este proceso.
El trabajo de grado estará estructurado de la siguiente manera:
CAPÍTULO I: contiene una descripción del problema que se plantea en el proyecto,
además del objetivo general, objetivos específicos, justificación de la investigación y
alcance.
CAPÍTULO II: detalla los capítulos previamente realizados, el contenido teórico y
el soporte conceptual que sirvieron para sustentar el desarrollo de estudio.
CAPÍTULO III: se describen los métodos, técnicas y procedimientos utilizados para
la resolución del problema planteado y el logro efectivo del proyecto.
CAPÍTULO IV: se detallan los recursos que se han dispuesto para la realización de
este proyecto, así como un cronograma de actividades que muestra el lapso de tiempo que
se dedicó a cada etapa del proyecto.
CAPÍTULO V: presenta los resultados obtenidos en el desarrollo del proyecto
mediante la aplicación de las técnicas presentadas en el capítulo III. Finalmente se emite un
conjunto de conclusiones y recomendaciones para el buen desempeño del control de fuerza
y velocidad de los servomotores utilizando MOVIDRIVE.

3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del Problema
El principio de la industria textil se torna más allá al 5000 a.C., considerándose
como una de las industrias más antiguas de la historia de la humanidad, todos conocen
sobre las telas y la han usado, desde reyes y príncipes hasta cazadores y esclavos, la tela es
una de la más usadas para la vestimenta de los mismos, no solo la vestimenta sino que la
tela tuvo otro valor y uso a lo largo de la historia, como para la formación de cortinas,
manteles, bolsos, sabanas, zapatos, monederos y hasta en obras de artes es usada también,
mencionando esta pequeña gama de aplicaciones. El material textil tiene su origen de un
hilo, el cual viene de una fuente de fibra, esta es tratada para la formación del hilo. En el
proceso de la creación de la tela para cualquier aplicación, existen numerosas etapas donde
el material es tratado, estirado, teñido, humidificado y finalmente elaborándolo
entretejiendo el hilo para crear la tela. En muchas de estas etapas y en la etapa de
trasportación como de almacenaje se utilizan bobinadoras, las bobinadoras son quizás
unas de los componentes más importantes del proceso. En la antigüedad, ya estas eran
usadas, pero de una forma manual para el enrollado del hilo y de la tela, y así como
también para el estirado de los mismos, para el tratado, transporte y almacenaje.
En la actualidad, el sector textil es uno de los más grandes y las industrias textiles
conservan los principios de los procesos, pero llevándola a una manera no manual sino
automática. Conservando las mismas técnicas de tratados, y algunos aspectos del proceso
que fueron estudiadas más a lo largo de la historia, como es el bobinado. El bobinado hoy
en día se lleva de una manera casi inteligente, debido a los drivers y motores creados para
el desarrollo de ella. El trabajo en conjunto de los drivers, motores y encoders brindan una
mejora sorprendente en el proceso del material textil, aumentando la calidad del mismo y

4
almacenaje, así como la reducción del tiempo de elaboración del mismo, donde antes esto
era una de las desventaja de la elaboración de las telas.
Por ser una de los tipos de empresa más importantes, existen numerosas industrias
textiles en muchos países. Todas estas industrias siguen los mismos principios, quizás no
las mismas técnicas pero sí un proceso muy parecido, todas ellas utilizan bobinadoras en
sus procesos, controladas por motores y drivers capaces de ajustar el torque y la velocidad
del motor de una manera casi inteligente, con la finalidad de llevar al proceso a una forma
más eficiente. También existen numerosas industrias donde la bobinadora es uno de los
principales componentes del proceso. De allí viene la idea de estudiar el proceso de
bobinado y rebobinado, y que mejor forma de hacerlo que estudiando las bobinadoras de
los materiales textiles las cuales fueron unas de las primeras en ser usadas. El problema está
que no hay ninguna instalación en el estado Carabobo que permita a los estudiantes de
pregrado y de posgrado estudiar el control de fuerza y velocidad en el sincronismo de los
motores encargados de la bobinadora. Es por ello, que se planteó la construcción de una
planta piloto y junto con ella, la elaboración de experiencias prácticas para el desarrollo de
un laboratorio que englobe el control de movimiento coordinado, el cual consiste en el
control de velocidad, torque y posición de varios accionamientos que trabajan en conjunto,
donde cada uno ejecuta una tarea específica para el desarrollo de una aplicación, estas
actividades estarán referidas sobre una base de criterios tales como factibilidad y seguridad.
1.2. Formulación del Problema
Actualmente el gran desarrollo de la tecnología de fabricación de accionamientos y
motores han hecho que se necesiten de profesionales capacitados en esta área de
automatización y control, para satisfacer las necesidades del mercado y debido a la
problemática mencionada, surge la interrogante que nos motiva para la elaboración de este
proyecto: ¿De qué manera se puede diseñar y construir una planta piloto bobinadora de
material textil en las Instalaciones de la Universidad José Antonio Páez para el desarrollo
de prácticas en la cátedra de Laboratorio de Accionamientos Eléctricos?

5
1.3. Objetivos de la Investigación
1.3.1. Objetivos Generales
Diseñar y construir una planta piloto bobinadora de material textil en las
instalaciones de la Universidad José Antonio Páez para el desarrollo de prácticas en la
cátedra de laboratorio de accionamientos eléctricos.
1.3.2. Objetivos Específicos
 Elaborar planos del banco de trabajo donde estarán ubicados los servomotores,
el carrete y los demás elementos que conforman la bobinadora.
 Realizar el montaje y la puesta en marcha de la planta piloto de bobinado en las
instalaciones de la Universidad José Antonio Páez.
 Diseñar un conjunto de experiencias prácticas referentes al proceso de bobinado
del material textil, haciendo uso del software MOVITOOLS® MT-Manager
5.7.0 en conjunto con el software HMI BUILDER, para su ejecución con la
planta piloto.
 Estudiar las características de los equipos y elementos que se implementarán
para el desarrollo de las actividades prácticas, con el fin de poder aprovecharlos
en sus óptimas condiciones.
1.4. Justificación del Problema
El proceso de enrollado de material flexible en bobinas es muy común en muchas de
las grandes industrias, que involucra motores eléctricos y sus accionamientos electrónicos.
Este es un proceso que presenta la complejidad de que se debe controlar de manera
coordinada el tensado y la velocidad (parámetros variables a voluntad del operador), lo que
lo hace muy interesante desde el punto del Control Automático. Además, es absolutamente
imprescindible en aplicaciones textiles, papeleras, de producción de láminas metálicas o de
plásticas, etc. Desafortunadamente, debido a los costos involucrados, ninguna Facultad de
Ingeniería de la región cuenta con una planta piloto de este tipo, que permita a los
estudiantes de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, de pre-grado y pos-grado familiarizarse
con operaciones de este proceso. En este sentido vale mencionar nuevamente, que en el

6
Laboratorio de Maquinas Eléctricas que posee la Universidad José Antonio Páez se
disponen de un sistema de control de movimiento integrado de dos MOVIDRIVE
(accionamientos) y dos servomotores los cuales pueden utilizarse para implementar un
modelo a escala de los procesos industriales de bobinado. Todo esto se pude llevar a cabo
con un software para programar los accionamientos, este software es de fácil adquisición en
la página de SEWEUDRIVE sin costo alguno. Cabe destacar nuevamente que los
MOVIDRIVE son de la compañía alemana SEW, estos equipos son muy costosos, por
ende SEW permite la descarga de sus herramientas de software, debido a que solo se puede
usar con dispositivos creados por la compañía. También en el puesto de trabajo que ya
están instalados los accionamientos se encuentra una interfaz hombre- máquina, la cual
puede aprovecharse de una mejor manera, rediseñando el puesto de trabajo con la finalidad
de que pueda implementarse las prácticas de bobinado y las practicas hechas anteriormente
bajo otras trabajos de investigación, que hasta ahora solo han llevado a utilizar los dos
accionamientos de una manera separada.
Avanzando entonces con la utilización del equipamiento, en esta oportunidad se
desea implantar una estación en miniatura para el bobinado controlado de material textil, lo
cual amerita la comunicación en la línea entre los dos accionamientos. De esa forma se
tendría una planta piloto con la cual experimentar diversas estrategias de control para la
realizar el control automático del tensado de arrollamiento, así como la velocidad, siendo
posible variar ambos a voluntad. Con las prácticas de laboratorio que se realicen con este
sistema se alcanzaría la familiarización del estudiante con un proceso que, como ya se
dicho, es muy común en la industria textil, papelera, de cable, de alambre, de láminas de
acero, aluminio o plástico, etc.

7
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
La forma más eficiente de llevar a cabo algo donde se involucran varios elementos
es estudiando cada uno de ellos por separados, con la finalidad de poder buscar como estos
se pueden relacionar entre sí para formar uno solo. También en este capítulo se hace
referencia en primera parte de los antecedentes donde se hicieron varios estudios
extrayendo de cada uno material de importancia para el proyecto.
2.1. Antecedentes
El trabajo realizado por los bachilleres Briceno K., Negrette J. (2012), referente al
diseño de experiencias prácticas para el laboratorio de control de movimiento de la
Universidad José Antonio Páez, mediante el uso de servomotores, el cual desea lograr un
comportamiento similar con respecto a la aplicaciones industriales, para así fortalecer los
conocimientos teóricos de los estudiantes con experiencias interactivas. Trabajo de Grado
Publicado, Universidad de Carabobo, Venezuela.
Este proyecto es de gran utilidad porque permite conocer los pasos necesarios para
llevar a cabo el desarrollo de las actividades de control de movimientos. De igual manera,
se puede tomar en cuenta los equipos y herramientas que fueron empleadas en las prácticas
diseñadas en ese trabajo de grado.
Medina H., Montanez F. (2011), en su trabajo de grado titulado “Reingeniería de
los Bancos de medición de instrumentación industrial para el diseño de prácticas de
control de temperatura y velocidad, orientadas a la cátedra de Automatización
Industrial” se planteó las reestructuración de los bancos de medición del laboratorio de
instrumentación industrial y automatización industrial, con la inclusión de un módulo de
control de velocidad para motores de inducción en los bancos existentes para lograr la
realización de nuevas prácticas sobre control de temperatura y control de velocidad.
Trabajo de Grado Publicado, Universidad José Antonio Páez, Venezuela.

8
Este trabajo de grado sirve de aporte para tener una referencia en el campo en el
manejo del variador de frecuencia, elemento que es implementado para el control de
velocidad de un motor.
Así mismo, Herice R., Diego A., (2013) en su informe final de pasantía titulado
“Diseño de experiencias prácticas de control de movimientos coordinado, mediante el
uso de servomotores, orientadas a la cátedra de accionamientos eléctricos” se planteó
en llevar a cabo el desarrollo de experiencias prácticas de control coordinados, las cuales
van dirigidas a los alumnos de la cátedra de Accionamientos Eléctricos de nivel de
pregrado y postgrado de la Escuela de Ingeniería Electrónica. Informe final de pasantía
Publicado en la Universidad José Antonio Páez, Venezuela.
Es de gran utilidad este trabajo ya que las experiencias prácticas van dirigidas a la
cátedra de accionamientos eléctricos y sirve como aporte de la realización de las
experiencias prácticas y uso del software de la compañía alemana SEWEURODRIVE. De
igual manera, se puede tomar en cuenta los equipos y herramientas, como los software
utilizados.
2.2. Bases Teóricas
2.2.1 Servomotor
En la industria el uso de los accionamientos con servomotores ha ido
evolucionando, pasando desde el plano auxiliar a un plano de uso principal. Esto ocurrió
debido a la gran exactitud, capacidad y fidelidad del control de los servomotores que de
demostró para distintos procesos y aplicaciones.
Básicamente un servomotor es un motor que en su interior contiene un encoder y un
amplificador o driver. Dentro de él se forma un circuito realimentado que logra el control
de torque, velocidad y posición de forma precisa. Además, cuentan un ciclo de vida más
largo que los motores síncronos o asíncronos que se usan principalmente en la industria,
debido que pueden soportar de mejor manera el desgaste por cambios de velocidad,
arranques y frenados. Los servomotores también pueden actuar como un freno, por
derivación de la electricidad generada, a partir del propio motor.

9
La principal ventaja de un servomotor, sobre los motores tradicionales de corriente
continua o alterna, es la incorporación en los mismos, de un sistema de retroalimentación.
Esta información puede ser utilizada para detectar un movimiento no deseado, o para
garantizar la exactitud del movimiento ordenado. Un sistema de control de motor que
responde a este diseño, es conocido como sistema de “Lazo Cerrado” (Closed Loop). La
retroalimentación es generalmente provista por un codificador de algún tipo.
Es así que los motores servo están ganando un lugar de privilegio en muy diversos
ámbitos de la industria, en los cuales se valora sus extraordinarios desempeños, cuando se
busca implementar soluciones de automatización de gran confiabilidad. Se emplean en la
potenciación de máquinas herramientas CNC, así como también en la automatización de
plantas industriales y robóticas en general.
La utilización de servomotores se está popularizando en todas las ramas de la
industria. En el transporte vertical vemos cada vez más frecuentemente aplicaciones que
aprovechan la alta capacidad de sobretorque y la baja inercia del motor para lograr un
perfecto control del viaje y nivelación aun en muy altas velocidades en máquinas de
tracción o posicionamientos perfectos con alto control del torque en operadores de puerta.
La alta capacidad volumétrica de torque del motor permite obtener máquinas de
dimensiones reducidas en comparación con las máquinas de otras tecnologías facilitando la
instalación. Los servodrives incorporan mayor capacidad de control de movimiento y
comunicación realizando en algunos casos funciones que eran anteriormente dominio
exclusivo de la maniobra.
2.2.2 Servomotor Brushless (sin escobillas) de imán permanente
Esencialmente un motor brushless de imán permanente es una maquina sincrónica
con la frecuencia de alimentación, capaz de desarrollar altos torques, hasta 3 o 4 veces su
torque nominal, en forma transitoria para oponerse a todo esfuerzo que trate de sacarla de
sincronismo.
En el motor brushless, la primera ventaja es que no requiere anillos ni escobillas que
implican una necesidad de mantención periódica y limitan las velocidades de giro del rotor.
Otra importante característica es que este tipo de máquina es menos susceptible a sufrir

10
recalentamientos ya que los enrollados se encuentran solo en la parte externa del motor, es
decir, en el estator. Por esto es más simple su refrigeración y en general los motores de
potencias bajas pueden ser enfriados simplemente por aire.
2.2.2.1 Construcción
Constructivamente el servomotor brushless posee un estator parecido al de un motor
de jaula de ardilla con un núcleo laminado y un bobinado trifásico distribuido de forma
uniforme. El rotor está constituido por un grupo de imanes permanentes fijados en el eje de
rotación. La fijación de los imanes al rotor es uno de los puntos críticos en la construcción
de estos motores debido a las altas fuerzas centrifugas a las que se encuentran sometidos
durante los procesos de aceleración y frenado. Actualmente se combinan fijaciones
mecánicas de diferentes tipos, atadura con fibra de vidrio, chaveteado con diferentes
materiales, etc. con pegado utilizando adhesivos especiales. (Ver figura 1)
Figura 1 Estructura externa. Fuente: http://es.scribd.com/doc/16957187/4/Servomotores-brushless-de-iman-permanente

11
2.2.2.2 Funcionamiento
Haciendo circular corriente alterna en las fases del bobinado de estator se produce
un campo magnético rotatorio en el entrehierro del motor. Si en cada instante el campo
magnético generado en el estator intersecta con el ángulo correcto al campo magnético
producido por los imanes del rotor, se genera un torque para lograr el movimiento del
motor y la carga acoplada a él. La utilización de un dispositivo electrónico denominado
servodrive para alimentar el estator con la tensión y frecuencia correcta, permite en cada
instante, generar un campo magnético estatórico de magnitud y posición correctamente
alineada con el campo magnético de rotor. De esta forma se obtiene el torque necesario
para mantener la velocidad y posición deseada del eje del motor.
La utilización de servomotores se está popularizando en todas las ramas de la
industria. En el transporte vertical vemos cada vez más frecuentemente aplicaciones que
aprovechan la alta capacidad de sobretorque y la baja inercia del motor para lograr un
perfecto control del viaje y nivelación aun en muy altas velocidades en máquinas de
tracción o posicionamientos perfectos con alto control del torque en operadores de puerta.
La alta capacidad volumétrica de torque del motor permite obtener máquinas de
dimensiones reducidas en comparación con las máquinas de otras tecnologías facilitando la
instalación. Los servo drives incorporan mayor capacidad de control de movimiento y
comunicación realizando en algunos casos funciones que eran anteriormente dominio
exclusivo de la maniobra. Los conjuntos son más eficientes desde el punto de vista
rendimiento y consumen menos energía que algunas aplicaciones tradicionales. Por lo tanto
es de esperar en un futuro cercano una mayor difusión de este tipo de soluciones
acompañada por una baja de costo, producto de la mayor cantidad de unidades
manufacturadas y número de proveedores presentes en el mercado.
2.2.3 Unidad Servo Drive
Una unidad de servo es un tipo especial de amplificador electrónico, utilizado para
suministrar energía eléctrica a un servomotor conectado al mismo. Este dispositivo efectúa
un seguimiento de las señales de retorno del motor y ajusta continuamente para corregir las
eventuales desviaciones respecto del comportamiento esperado.

12
2.2.3.1 Función
La unidad de servo recibe la señal de comando de un sistema de control, amplifica
la señal y transmite corriente eléctrica al servo motor, con el fin de producir el movimiento
proporcional a la señal de mando. Normalmente, la señal de mando representa una
velocidad deseada, pero también puede representar un torque deseado o posición. Un sensor
de velocidad conectado al motor servo informa la velocidad real del motor a la unidad de
servo. La unidad de servo a continuación, compara la velocidad real del motor con la
velocidad esperada del motor al mando. Después de esto, altera la frecuencia de voltaje
enviada al motor, con el fin de corregir cualquier error en la velocidad.
En un sistema bien configurado, el servo motor gira a una velocidad, muy próxima a
la señal de velocidad recibida desde la unidad de servo y del sistema de control. Varios
parámetros, como la rigidez (también conocido como ganancia proporcional), la
amortiguación (también conocido como ganancia derivada), y la ganancia de
retroalimentación, se pueden ajustar para lograr este rendimiento deseado. El proceso de
ajuste de estos parámetros se llama tunning o puesta a punto.
2.2.3.2 Elementos que conforman una unidad servo drive
 Display: Muchos servos incluyen una pantalla LCD o Display, para informar del
estado del servo así como posibles anomalías.
 Entrada de potencia: La entrada de potencia (desde la red eléctrica, previo paso por
filtros si fuera necesario para cumplir con EMC), aporta la energía necesaria al
Drive, para que posteriormente rectificada y troceada, sea entregada al motor.
Normalmente existen versiones del servo para suministro monofásico y trifásico. La
frontera entre sistemas monofásicos y trifásicos acostumbra a situarse alrededor de
1KW-1.5 KW. Este aspecto dependerá del fabricante. La mayoría de los
servosistemas tendrán a su vez una entrada adicional de control, que alimentará la
lógica del servodrive. Esta entrada acostumbra a ser de 230 VAC (para sistemas
monofásicos) ó 24 V (para sistemas trifásicos). La segregación entre la alimentación
del DC BUS y el Control, permite por ejemplo deshabilitar toda la potencia del DC

13
BUS, manteniendo el control (por ejemplo, para que el servo no pierda la
realimentación de posición del encoder).
 Salida de Potencia: La salida de potencia es la que alimenta al motor, es por donde
la onda PWM de alta potencia, será conducida para hacer girar el motor según
velocidad y par comandados. Por tratarse la señal PWM de una señal de alta
frecuencia y alta potencia, existe la posibilidad de que ondas radiadas afecten a
otros equipos adyacentes. Para evitar este problema deben seguirse las instrucciones
de montaje e instalación del fabricante del equipo. Un mal apantallamiento o
aislamiento de estos cables (por ejemplo. si se los fabrica uno mismo, o se realizan
empalmes) es la causa de numerosos problemas de ruido, de difícil diagnosis y en
ocasiones de difícil solución. Es habitual en la mayoría de los servos, que se permita
el acceso al DC BUS mediante bornes. De este modo se puede controlar el nivel del
DC BUS, ya sea con resistencias de frenado (consumen el exceso de energía al
regenerar) o mediante regeneración a la red eléctrica (se acostumbra a utilizar en
sistemas de muy alta potencia, debido al incremento en los costos). Se pueden
encontrar servomotores que permiten el acceso a dichas bornes del DC BUS, pero
para aplicaciones donde existan muchos ejes y en los que se produzca regeneración
y consumo simultáneo por varios ejes. Existe la posibilidad de cablear los DC BUS
de varios servos, de este modo en teoría la energía regenerada de un eje puede ser
aprovechada por otro. La teoría es sencilla y amigable, pero en la práctica no son
tantas las aplicaciones en las que los ejes trabajen de un modo en la que el
aprovechamiento de la regeneración sea rentable.
 Comunicaciones Serie: Pese a que hoy en día la mayoría de los servos presentan
versiones con Buses de Motion Control Digitales, lo cierto es que existen muchas
aplicaciones que se siguen solucionando con consignas analógicas o de pulsos. Para
poder configurar dichos servos se acostumbra a dotar al servo de un puerto de
comunicaciones serie. En el pasado estos solían ser RS-232 o 422, pero en la
actualidad muchos servos de nueva generación vienen provistos de puertos serie

14
USB, que permiten una comunicación mucho más rápida con el equipo. Incluso los
servos provistos de protocolo de comunicaciones para Motion, acostumbran a
conservar el puerto serie/USB, es siempre un puerto de acceso adicional cuando por
algún motivo es necesario.
 Motion BUS: Para sistemas multi-ejes, en los que se requiere acceso a parámetros
de control de función de muchos ejes, en las que varios ejes funcionan
sincronizados o coordinados, se acostumbra a utilizar sistemas de Motion BUS
digitales. Existen muchos buses, ya sean propietarios del fabricante o abiertos
mediante organizaciones. Cada fabricante intentará convencernos de las bondades
de su BUS, lo cierto es que en la actualidad nos encontramos en un momento de
transición entre buses, con un ancho de banda “ajustado”, para controlar muchos
ejes (10-20 Mbps), a protocolos basados en el medio físico Ethernet. En la
actualidad el número de ejes por máquina está aumentando, así como el número de
ejes, que es capaz de controlar un Motion Controller. Son estas funciones
adicionales, como la automatización de cambios y los beneficios para el usuario
final, que estas generan, las razones que justificarán pagar un precio mayor por una
máquina.
 Seguridad Integrada: La normativa de seguridad europea es muy estricta y cada vez
lo va a ser más. Ciertamente las partes móviles de una máquina son un factor de
peligro, es por esto que desde hace algunos años están apareciendo servosistemas
con funciones de seguridad integrada. El motivo es claro: aumentan la seguridad, ya
que el dispositivo a cargo de la gestión de las medidas de seguridad está integrada
en la electrónica del drive, reduciéndose así el tiempo de reacción. Por otro lado,
facilitan el proceso de certificación de seguridad de la máquina.
 Entradas y salidas I/O: Todos los servos necesitan interactuar con su entorno, en
función de la naturaleza del servo y de la disponibilidad de un bus de control de
movimiento, los servos vendrán provistos de más o menos entradas. Entradas /
Salidas (I/O’s) típicas en un servo drive son:

15
a) Enable / Run: Habilitación de la etapa de salida del DC BUS.
b) Alarm Reset: En caso de fallo, se requerirá de una entrada para borrar la alarma.
c) Positive Over Travel (POT): Los límites de carrera positivos indican al servo (por
ejemplo mediante un sensor inductivo), que ha alcanzado una posición  física, que no debe
de ser superada.
d) Negative Over Travel (NOT): Análogamente al POT, existen posiciones en  sentido
negativo de movimiento, que no deben de ser superadas.
e) Touch Probe (o captura de registro): Se trata de una entrada ultra rápida que permite al
servo memorizar la posición del eje, cuando dicha entrada es  activada. 
2.2.4 Variador de frecuencia
Un variador de frecuencia (siglas VFD, del inglés: Variable Frequency Drive o bien
AFD Adjustable Frequency Drive) es 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. Los variadores de frecuencia son también conocidos como drivers de
frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, microdrivers o inversores. Dado que el voltaje
es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de
voltaje variador de frecuencia).
2.2.4.1 Etapas de funcionamiento de un variador de frecuencia
Los variadores de frecuencia están compuestos por varias etapas:
• Etapa Rectificadora: Convierte la tensión alterna en continua mediante  
rectificadores de diodos, tiristores, etc.
• Etapa intermedia: Filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la emisión  de
armónicos.
• Inversor o "Inverter": Convierte la tensión continua en otra de tensión y  frecuencia
variable mediante la generación de pulsos. Actualmente se emplean IGBT s
(IsolatedGate Bipolar Transistors) para generar los pulsos controlados de tensión.
Los equipos más modernos utilizan IGBT s inteligentes que incorporan un

16
microprocesador con todas las protecciones por sobre corriente, sobre tensión, baja
tensión, cortocircuitos, puestas a masa del motor, sobre-temperaturas, etc. 
• Etapa de control: Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de
tensión y frecuencia, y además controla los parámetros externos en general, etc.
2.2.4.2 Modos de funcionamiento
Los variadores de velocidad pueden, según el convertidor electrónico, o hacer
funcionar un motor en un solo sentido de rotación, y se llaman “unidireccionales”, o en los
dos sentidos de la marcha, y se llaman entonces “bidireccionales”. Los variadores son
“reversibles” cuando pueden recuperar la energía del motor al funcionar como generador
(modo frenado). La reversibilidad se obtiene o retornando la energía hacia la red (puente de
entrada reversible), o disipando la energía recuperada en una resistencia con un chopper de
frenado. La Figura 9 muestra las cuatro situaciones posibles de la gráfica par-velocidad de
una máquina, resumidas en la tabla que le acompaña.
Hay que indicar que cuando la máquina funciona como generador recibe una fuerza
de arrastre. Este estado se utiliza especialmente para el frenado. La energía cinética
disponible en el eje de la máquina, o se transfiere a la red de alimentación, o se disipa en las
resistencias, o, para pequeñas potencias, en la misma máquina, como pérdidas.
2.2.5. Bobinadora
2.2.5.1. Hilo
El hilo es la principal fuente, la materia prima, de los materiales textiles. El hilo es
un conjunto de fibras, que se tuercen juntas alcanzando una gran longitud. El hilo puede
provenir de numerosas fuentes naturales, como la Lana, el Algodón, el Lino y la Seda, y de
fuentes artificiales, como lo son las fibras sintéticas.
Las fibras naturales para que formen el hilo deben de pasar por varios procesos
excepto la Seda es diferente de las demás. La Lana, el Algodón y el Lino tienen el mismo
principio en sus diferentes etapas del proceso para la formación del hilo, primero la fibra es
estirada, aquí hay bobinas presentes el cual cada una de ella tiene diferentes torques, esto se
le llaman tensores, y este estirado hace que se vayan rompiendo la fibras, cada una de los

17
diferentes fibras tendrá otro tipos de diferentes fuerzas de estirados, en la segunda etapa se
peina y se cepilla la fibra, aquí se alinean las fibras con unos cepillos metálicos haciéndolas
pasar entre estos alambres. El resultado de esto es una fibra corta bien alineada
longitudinalmente, con el fin de tener un buen manejo de ella. En el paso siguiente se
enrolla el material en unos cilindros, pero al realizar esta acción se hace que disminuya el
diámetro del producto como 20 veces su tamaño y se aumenta su densidad uniendo varias
columnas de fibra. Y por último es tozar, aquí es donde se hace el hilo, mediante el
principio y torsión, se tensa y luego se tuerce con una canilla que sujeta la fibra. El
resultado de esto es el hilo.
Para garantizar un buen hilo, se le hace pasar por otros casos como el de las
supervas, que utilizan el vapor para contraer la fibra, luego se mete al proceso de tenido que
es donde se le añade el color (esto es solo un paso para tener variedad de colores en el hilo)
y luego es secado en hornos a 80 °C, dependiendo del color. Cabe destacar que la materia
peina para hacer el hilo, antes de comenzar el proceso debió ser pasada por otros procesos
que para este trabajo no tiene de importancia.
En la época prehistórica se utilizaban pelo de animales, plantas y semilla para
obtener fibras. La seda empezó a utilizarse en China alrededor del año 2600 A.C., y a
mediados del siglo XVIII de la era actual se crearon las primeras fibras sintéticas.
Antes en épocas pasadas, la preparación del hilo, se hacía mediante el Huso y la
rueda, y el tejido, realizado con telares manuales, exigía muchas horas de trabajo para la
elaboración de una pieza de tela.
Clasificación de los hilos
Hay dos criterios de clasificación para el hilo, uno es según su regularidad de la
construcción del hilado, el otro es según su estructura y por el uso al que va a ser
destinado.
Según la regularidad de la construcción del hilado.
 Hilos Industriales Regulares:

18
El hilo ha sido fabricado en forma homogénea (química y físicamente) en toda su
extensión. Por ejemplo: el hilo de coser de poliéster, hilo de algodón 100% para tejidos de
puntos.
 Hilos Industriales de Fantasía
En un hilo que ha sido fabricado a base de mezclas diversas de materias y fibras para
conseguir un aspecto diferente y emplearlos en la fabricación de tejidos novedoso.
Según su estructura.
 Hilos simples
Hilo con torsión o sin ella en el cual se puede suprimir esa torsión en una sola y única
operación de des-torsión.
 Hilo retorcido.
Hilo compuesto por varios hilos simples de la misma longitud, que si están torcidos
pueden ponerse paralelos en una sola y única operación de destorsión.
 Hilo cableado.
Hilo compuesto por otros varios que están retorcidos mediante una o varias operaciones
de torsión. De los hilos integrantes, al menos uno ha sido previamente torcido.
 Hilo doblado
Hilo resultante de la unión de varios hilos, ya sean simples, retorcidos o cableados.
 Hilo texturizado
Hilo textil continuo, con o sin torsión, con uno o varios filamentos ondulados; por
efecto de la ondulación, tiene un aspecto de hinchado.
 Hilo bicomponente
Hilo compuesto por dos tipos de fibras distintas. Por ejemplo: poliamida-poliéster,
poliéster-algodón, poliamida-espandex, etc.
 Hilo recubierto o forrado
Hilo formado por el enrollamiento regular de un hilo, lámina, filamento o hilo metálico
sobre otro que forma un alma.
 Hilo elástico

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Hilo caracterizado por la propiedad de extenderse al ser estirado, retomando la longitud
y el aspecto original cuando cesa el estiramiento.
Según el uso al que se le va a dar
 Como materia prima
o Hilos para fabricar tejidos planos
Los hilos que van a usarse para urdimbre, los hilos que van a lo largo de la tela,
generalmente son más fuertes, con mayor torsión, más lisos y más regulares que los hilos
de trama.
o Hilos para fabricar tejidos de punto
Pueden dividirse en hilos para tejido de punto a mano e hilos para tejido de punto en
máquina. Los hilos para tejido de punto son de torsión más floja que los hilos para tejido
pie y trama. Los hilos para tejido de punto a mano generalmente son retorcidos, mientras
que aquellos para tejido de punto en máquina pueden ser sencillos o retorcidos.
 Como hilos
o Hilos para bordar
El hilo para bordado en máquina o a mano, es un hilo velludo de torsión media o
floja en tipo torzal o cable. Se hacen hilos especiales en oro para tejidos de aguja a mano y
para bordado.
o Hilos para zurcir
Hilo para zurcir es un hilo hilado, flojo, embobinado en carretes, madejas, ovillos,
bolas o cartones.
o Hilos para coser
Estos hilos constituyen un grupo muy importante dentro de los hilos fabricados para
un uso especial, dado el alto grado de exigencia de las máquinas de coser modernas, la
variedad de fibras con que se elaboran y los procesos de terminación a que son sometidos.

20
2.3. Definiciones de Términos Básicos
 Seda: es una fibra natural formada por proteínas. Aunque es producida por varios
grupos de insectos, en la actualidad sólo la seda producida por las larvas de Bombyx
mori.
 Lana: es una fibra natural que se obtiene de las ovejas y de otros animales
como llamas, alpacas, vicuñas, cabras o conejos, mediante un proceso
denominado esquila.
 Algodón: es un tipo de lana que procede de una planta, su nombre científico es
Gossypium.
 Lino: es una planta herbácea de la familia de las lináceas. Su tallo se utiliza para
confeccionar tela y su semilla, llamada linaza.
 Fibra natural: son filamentos, hebras o pelo, cuyo origen está en la Naturaleza, y
que pueden hilarse para dar lugar a otros filamentos, hilos o cuerdas
 Fibra sintética: son fibras elaboradas a partir de celulosa o productos químicos
derivados del petróleo, pueden estar elaborada con puros productos químicos o
celulosa como también pueden estar mezcladas con fibras naturales.
 Tela o Tejido: no es más que el producto textil de tejer hilos, formando una
estructura laminar flexible.
 Huso: es un objeto que sirve para hilar fibras textiles. En su forma más simple es un
trozo de madera largo y redondeado, que se aguza en sus extremos y que en uno de
ellos, normalmente el inferior, lleva una pieza redonda de contrapeso y tope,
llamada malacate, nuez, tortera o volante.

21
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de Investigación
Se puede considerar la siguiente investigación como un proyecto factible, ya que es
un proyecto viable destinado a atender necesidades específicas, bajo un esquema de
investigación documental, por la recolección, selección y análisis de algunos trabajos
realizados que se basan en el control variables parecidas. Cabe destacar, que el proyecto
consistió en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo
operativo viable para solucionar la necesidad de la Universidad José Antonio Páez con
respecto a la falta de conocimientos prácticos y teóricos, sobre el bobinado de material
textil, que con los conceptos establecidos, se puede implementar al bobinado de cualquier
material en la industrias, cuya solución para a esta necesidad está referida en la formación
del diseño de unas experiencias prácticas.
Se consideró que el presente estudio, según el propósito de la investigación es de
carácter aplicado, también conocido como practicas o empírica, porque hay una aplicación
o utilización de los conocimientos adquiridos. Es de carácter teórico, pues que no solo es de
interés las experiencias prácticas, sino también el conocimiento del principio del
funcionamiento de una bobinadora.
3.2 Diseño de la Investigación
El estudio se fundamente en una investigación experimental, la cual Arnaud (1998)
lo define como “un plan estructurado de acción que, en función de unos objetivos básicos,
está orientado a la obtención de información o datos relevantes a los problemas
planteados.”(p.58). Este tipo de investigación se presenta mediante la manipulación de una
variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin
de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o acontecimientos

22
particular. De igual manera establece que el desarrollo de la misma conlleva a un conjunto
de etapas debe realizar el investigador, las cuales comprenden, desde la revisión
bibliográfica, identificación del problema, selección de instrumentos, hasta la realización
del experimento y en ciertos casos tratamiento de datos.
3.3 Nivel de la Investigación
El nivel de esta investigación es descriptivo, ya que consiste en la caracterización
de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.
Los resultados se ubican en un nivel intermedio en cuanto a profundidad de conocimientos.
3.4 Técnicas e instrumentación de investigación
Las técnicas a usar en este proyecto serán, el análisis documental que se define
como un trabajo mediante el cual por un proceso intelectual se extrae la información
necesaria de documentos, como los libros sistema SCADA que traten sobre la estructura y
organización de la ventana de trabajo, manuales de los equipos para conocer la
programación, organización, montaje, entre otras cosas, con el fin de aprovechar a lo
máximo los equipos en la implementación de este proyecto. Las observaciones directas son
utilizadas a la hora de indagar acerca de las necesidades de mejoras en el programa de la
asignatura de Laboratorio de Accionamientos Eléctricos, ya que este tipo de técnica, el
investigador desea lo que quiere ver, buscando observar el objeto claro, preciso y definido.
3.5 Fases Metodológicas
FASE I: “Elaboración de los planos de trabajo donde estarán ubicados los
servomotores, el carrete y los demás elementos que conforman la bobinadora”
Los planos de la organización y estructura, son muy importantes debido a que estos
proporcionan una guía de la ubicación de los equipos, para que se lleve a cabo la
simulación del proceso industrial de bobinado de material textil. Teniendo los planos de la
estructura, se puede desmontar los equipos y reestructurarlo con el fin de utilizar estos
mismos equipos para la simulación de otros procesos industriales, sin correr el miedo de
perder el esquema de conexión del banco de trabajo de la bobinadora de material textil.

23
FASE II: “Montaje y puesta en marcha de la planta piloto de bobinado en la
instalaciones de la Universidad José Antonio Páez”
Montar la planta piloto de material textil es la fase más importante. En esta fase se
realiza la puesta en marcha la planta, buscando con ella que los alumnos obtengan la mayor
experiencia con respecto al proceso de bobinado de material, simulando diferentes
ambientes que se podrían tener en un proceso de este tipo en la industrias.
FASE III: “Desarrollo de experiencias prácticas referente al proceso de bobinado del
material textil, haciendo uso del software MOVITOOLS® MT-Manager 5.7.0 en
conjunto con el software HMI BUILDER, para su ejecución con la planta piloto”
Por medio del uso de los servomotores, se desarrollaron experiencias que
permitieron simular el proceso industrial de bobinado de material textil. Estas se pueden
ejecutar gracias al uso de herramientas didácticas como el software MOVITOOLS® MT-
Manager 5.7.0, el cual permite configurar el servodrive, de igual manera se cuenta con el
uso de un software de desarrollo de interfaz hombre maquina HMI BUILDER, con el fin de
crear un sistema de monitoreo de los parámetros del proceso de bobinado.
FASE IV: “Estudio de las características de los equipos y elementos que se
implementarán para el desarrollo de las actividades prácticas, con el fin de poder
aprovecharlos en sus óptimas condiciones”
Conocer las propiedades, beneficios y limitaciones de los equipos y herramientas a
usar en las experiencias, es fundamental para que el alumno logre una ejecución optima de
las mismas, es por esto que en cada actividad se explicaron las conexiones necesarias para
lograr la práctica se desarrolle de una manera eficiente.
Uno de los aspectos que se debe tomar en cuenta para el desarrollo de las prácticas
es el manejo básico del programa IPOSplus, como también el estudio matemático y físico
que se realizó a este proceso para que se llevara a cabo con excelentes prestaciones, es por
ello que se hablar de ello a continuación:
Trabajar con IPOSplus
Para Trabajar con IPOSplus se debe realizar varios ajustes primeros al driver que se
le desea manipular, si es que desea manipular los servomotores con el programa que

24
realice en el IPOSplus. Para la manipulación de los driver se debe realizar lo que
denominaremos “Los Primeros pasos de Programación del Driver”, estos serán: Abrir el
programa MT-Manager, lo puede encontrar en el escritorio o en la barra de inicio/ SEW/
MOVITOOLS/MT-Manager.
Figura 2 Menú de inicio. Fuente: Fuente propia.
Luego de abrir el programa le aparecerá la siguiente pantalla
Figura 3 Página principal MT-Manager. Fuente: MT-Manager

25
De aquí debe seleccionar de la misma manera como lo muestran las siguientes
imágenes:
Figura 4 Selección de lenguaje. Fuente: MT-Manager
Figura 5 Selección tasa de transferencia. Fuente: MT-Manager
Figura 6 Selección de dispositivo. Fuente: MT-Manager

26
Figura 7 Selección de tipo de conexión. Fuente: MT-Manager
Antes de oprimir el botón “Update” se debe seleccionar el puerto de la computadora
donde se encuentre conectado el variador (Driver). El programa como tal tiene una cierta
inteligencia para identificarlo, por los que nos ahorra el trabajo de averiguarlo nosotros
mismos. Se selecciona la pestaña de interfaces como se muestra en la imagen de abajo,
busque una interfaz donde aparezca la palabra USB, seleccione esa.
Nota: Antes de realizar la selección de interfaz se debe tener conectado la computadora
con el Driver, mediante el adaptador.
Figura 8 Selección de puerto de conexión. Fuente: MT-Manager

27
Ya después de realizar esto se debe proseguir con presionar el botón “Update”.
Aparecerá en la siguiente imagen, el Driver. En el caso que no aparezca el Driver verifique
entonces la conexión de la computadora y el Driver. Con esto se cumple lo que se
denominarán “Los Primeros pasos de Programación del Driver”.
Figura 9 Inversores conectados. Fuente: MT-Manager
Luego de cumplirse el paso anterior, ya tendrá una comunicación con el Driver y
podrá hacer todas las configuraciones que le desee.
Antes de continuar la configuración del Driver se debe explicar primero que estos
equipos se rigen por valores denominados “Parámetros P”, lo cuales son 971. Los
parámetros le proporcionan al Driver información que es necesaria para su perfecto
funcionamiento, como por ejemplo; la velocidad máxima del servomotor, la corriente
máxima, el tipo de encoder que posee, tipo que comunicación, tecnología, entre otros. Los
Parámetros del 000 al 099 son indicadores de estados, se comportan como medidores o
señalizadores. Estos parámetros son de gran uso en la interfaz con la pantalla. Todos los
parámetros se pueden visualizar mejor en el manual “Instrucciones de funcionamiento
MOVIDRIVE® MDX60B / 61B, Edición 09/2006” en la página 95, lista de parámetros
completa.
Luego de realizar “Los primeros pasos de programación”, debe ir al parámetro P700
y colocar “Servo & IPOS”, para poder trabajar en función de IPOS. Al realizar esto el

28
Driver podrá entenderá que trabajará como Servomotor y con el IPOS, si no se realiza esto
no se podrá correr los programas realizados en IPOS.
Figura 10 Modos de operación. Fuente: MT-Manager
Indicador del Display 7 segmentos que posee el Driver.
Si se observa, el driver en la parte externa superior, posee un display que si está
alimentado el driver debe mostrar algo, ya sea un número o letras en forma fija. También
por aquí se muestran las fallas que puedan presentarse en el Driver, ya sea en
funcionamiento o por mal configuración de los parámetros. En la tabla 1 se muestra el
significado de cada valor que se puede presentar en este display.
Figura 11 MOVIDRIVE B. Fuente: SEW-Eurodrive

29
Tabla 1. Errores que puede mostrar el Display con respecto al Driver.
Display Significado
0 El Driver no está preparado
1 El Bloqueo del Reglador está Activado
2 Sin Habilitación
3 Corriente de Parada
4 Funcionamiento VFC
5 Regulación n
6 Regulación M
7 Mantenimiento de posición
8 Ajuste de Fábrica
9 Final de carrera alcanzado
A Opción Tecnológica
b Libre
c Búsqueda de Referencia IPOS
d Reconexión de marcha
E Calibración de Encoder
F Indicación de fallo
H Funcionamiento Manual
t Esperando a datos
U Parada segura activada
*
Programa IPOS en ejecución (punto
intermitente)
Fuente: Manual de Instrucciones de Funcionamientos 2006, SEW EURODRIVE.
Cabe destacar que cuando ocurre una falla, el display parpadea mostrando la letra F
y luego muestra un número y luego otro número. Para leer eso es F – 1er numero- 2do

30
numero, formando F##, debido a que hay una gran cantidades de errores que pueden
aparecer.
Posicionamiento del Eje del Servomotor
Con el conocimiento de la ubicación del eje del motor que proporciona el encoder
absoluto que posee incorporado el servo, se puede hacer que el eje del servomotor se mueva
a la ubicación que se quiera o mejor dicho se desplace una cantidad de grados deseados.
Esto es muy importante para las aplicaciones donde el movimiento medido en grado sea de
gran importancia para el proceso, también para tener una mejor exactitud en el
posicionamiento de algo. Esto se lo puede aplicar en las grúas, los remolques y los
vehículos de riel.
Para conseguir 360 grados, el encoder se debe incrementar 4096, en otras palabras
cada 4096 incrementos del encoder, el eje del motor habrá hecho una vuelta. Si se aplica
una simple regla de 3, entonces se podrá saber cuál es el incremento de un grado en
específico.
En la tabla 2 se muestra los grados más esenciales con sus respectivos movimientos.
Tabla 2. Grados más esenciales en número de incrementos
Grados Incrementos
1 11.3778 11
5 56.8889 57
10 113.778 114
15 170.6667 171
45 512
90 1024
180 2048
270 3072
360 4096
Fuente. Elaboración propia

31
Parámetros indicadores
Hay dos formas de conocer ciertos valores de interés con respecto al motor, y que
está realizando en el momento. Como por ejemplo; la velocidad, el sentido, el número de
pulsos que manda el encoder, los grados, corriente, entre otras. Estas indicaciones pueden
aparecer directamente o indirectamente, en otras palabras, el valor que te proporcione un
indicador es ese o tiene que hacer una conversión para conocer el verdadero valor. La
primera de las formas es con los parámetros P que estos son más sencillos porque ya tienen
sus conversiones, estos parámetros indicadores van de 000 a 099, por lo que se puede ver a
una gran cantidad de estos.
La segunda de las formas es con los parámetros H, estos se encuentran y es el que
utiliza el IPOSplus, estos parámetros son los que se le tiene que aplicar una conversión para
conocer el valor verdadero, para dar un ejemplo de esto, tenemos a la velocidad, que es el
parámetro H420. Este es uno de los muchos parámetros que ya están definidos de fábrica,
este muestra la velocidad pero en sentido de giro horario, o a la derecha, el programa para
estas instrucciones preestablecidas se asigna un nombre para mayor comodidad para el
usuario, para H420 el nombre que se le fue asignado fue de tSpeed.CW, el muestra el valor
de la velocidad multiplicado por 10, en otras palabras los valores están escalados debido a
que el programa no acepta decimales.
Configuración de los parámetros P antes del momento de trabajo
Unas de las cosas que se debe hacer siempre cuando se va a realizar una
programación nueva o con unas características diferentes, se debe hacer algo que se
llamaremos aquí como “Configuración del Driver”. Esto se basa en modificar unos ciertos
parámetros esenciales P, como lo es el P100, P101, P700 y P750, estos parámetros sin
importar si se va a trabajar con IPOSplus o con las configuraciones de Shell, se debe tener
conocimiento de cómo se encuentran cada una. En la figura 12 hasta la figura 15 se
encuentran las diferentes opciones que se pueden escoger en cada uno de los parámetros.

32
Figura 12:Opciones que aparecen para la configuración del parámetro P100. Fuente: programa MT-Manager, Shell.
En el parámetro P100 o llamado Fuente de consigna, las cuales las configuraciones
básicas que se usan, son la Bipolar y la Unipolar. Se debe seleccionar unas de ellas para que
pueda proseguir con el trabajo y sin que le pueda dar consecuencias de errores.
Figura 13: Opciones que aparecen para la configuración del parámetro P101. Fuente: programa MT-Manager, Shell.
En el parámetro P101 o llamado fuente de control, aquí se selecciona la fuente de
control que se usará, si se lo va a controlar por los terminales, por el puerto RS-485, por
FIELDBUS y SBUS.

33
Figura 14: Opciones que aparecen la primera parte para la configuración del parámetro P700. Fuente: programa MT-
Manager, Shell.
En el parámetro P700, se selecciona el modo de funcionamiento del motor. Si se va
a sincronismo, o con el programa IPOS o como SERVO. Hay una gran cantidad de
funcionamiento.
Figura 15: Opciones que aparecen la segunda parte para la configuración del parámetro P700. Fuente: programa MT-
Manager, Shell.

34
Estudio del movimiento de los Servo Motores
Al momento de que se tenga las bobinas montadas en los ejes de los Servo Motores
y esten conectadas entre ellas con el material a bobinar, se hará gira los dos ejes de los
motores a la misma velocidad por lo que lo dos tendrán el mismo ángulo siempre, esto
conlleva a que no se estará aplicando ningún tipo de tensión o torque al materias que se
encuentre en las bobinas.
Relación .1: velocidad de la bobina principal y velocidad de la bobina secundaria.
Entonces;
Relación .2: torque en momento de igualdad de bobina.
Donde:
 es la velocidad angular del primer Servo Motor.
 es la velocidad angular del segundo Servo Motor.
 es el torque que se le está ejerciendo al material que se encuentra unido a
las dos bobinas.

35
Figura 16: Ejes de los motores. Fuente: Elaboración Propia.
Para este proceso de estudio, como es el de Bobinado, el principal problema es que
durante todo el proceso la tensión que se le está aplicando al material varia, esto es debido
como ya se ha mencionado anteriormente, que mientras aumenta el tamaño de las bobinas y
disminuyen del otro extremo entonces se crean tensiones, estas tensiones se tienen que
control debido para que el proceso de lleve lo mejor posible, si ningún inconveniente.
Cuando se haga mención al Torque al material, se estará haciendo referencia a la
tensión que se le está aplicando al material.
Para variar el torque se usará una técnica de movimiento sincrónico y no sincrónico.
Esto se debe a que se hará en un momento girar el motor con la misma velocidad, con el fin
de no producir ningún torque al material, luego se hará girar el esclavo a una velocidad
inferior o mayor dependiendo de lo que se lo desee, por un tiempo específico, para luego
retomar si estado en la primera etapa, de sincronismo con el maestro. Esto hará variar el
ángulo del eje del esclavo con el objetivo de desfasarlo con respecto al maestro,
ocasionando con esto que se ejerza una tensión, ya sea mayor o menor, dependiendo de si el
Eje del Motor #1
Eje del Motor #2 (Esclavo)

36
desfasaje que positivo o negativo. Más adelante se hará referencia al tiempo exacto que se
realizara el desfasaje de los ejes, el torque que se debe conseguir, la velocidad, y cómo se
llegaron a esas conclusiones.
Figura 17: demostración del desfasaje de los ejes de los motores. Fuente: Elaboración Propia.
Con un instrumento de medición se puede conocer el diámetro de la bobina
completa, si esta esta enrollada en el carrete se le debe restar el diámetro de la bobina, con
el fin de obtener el valor exacto del diámetro de la bobina. Hay que señalar de nuevo que es
muy importante la exactitud el diámetro de la bobina, pues de lo contrario los tiempos de
cambio de torque no serán los correctos, y estos son de gran importancia para el enrollado
de la bobina.
Con el mismo instrumento de medición que se utilice para conocer el diámetro de la
bobina, específicamente con unidad de milímetros, se puede medir el grosor de una hoja
del material, con las mismas unidades (milímetro). Una recomendación de este instrumento
es el escalímetro o también conocido como el vernier. Con esto y aplicando algoritmos
matemáticos se puede conocer la velocidad del proceso que debe de tener para que dure un
tiempo determinado, como es un proceso de estudio para este trabajo, el tiempo debe de ser
de 2 minutos o más con la finalidad de poder observar dicho proceso.
Eje del Primero Motor
Eje del Segundo Motor
El eje rojo es el eje real del
Segundo motor

37
Ecuación 1. Numero de vueltas en función del diámetro de la bobina y el grosor del material
Dónde:
 NV: es el número de vueltas necesarios para que se acabe el rollo en la bobina
principal y en la bobina segundaria estará es su forma terminada
 D: es el diámetro inicial de la bobina principal.
 G: es el grosor de una hoja del material.
Si se hace una simple analogía a esto, se concluye que cuando los ejes dan un vuela
completa, el diámetro de la primera bobina es G veces menor que antes de la vuelta, y el
diámetro de la bobina segundaria crecerá G veces, si se hace una suma tendremos la
equivalencia total, y con esto el material neto.
Por ejemplo;
Si se tiene una bobina de 100 mm de diámetro y la hoja tiene 1mm de grosor. Con esto
podemos medir la cantidad de materia prima en unidades de distancia, sabemos cuál es el
valor de la circunferencia del círculo, que es;
Ecuación 2. Circunferencia de un circulo
Dónde:
 C: es la circunferencia del círculo.
 r: es el radio del círculo.
Entonces;
{
[ ]
}
Ecuación 3. Materia prima total medida en distancia
Donde;
 : es la materia prima calculada en distancia
 es el diámetro de la bobina (no incluir diámetro del carrete)

38
 es el grosor de la hoja del material.
 es el número de la vuelta que se encuentra.
{
[ ]
}
{
[ ]
}
{
[ ]
}
La longitud total será;
∑
Ecuación 4. Longitud total expresada de otra manera
∑ {
[ ]
}
Ecuación 5. Longitud total expresada de otra manera más amplia
NOTA: esta analogía fue realizada bajo el estudio de la bobina principal, por ser
más sencillo de buscar una ecuación. Pero esta misma ecuación funciona si se le hace la
analogía con la bobina segundaria.
Este resultado proporcionará el neto de la materia prima. También con esta fórmula
y utilizando diferentes argumentos se puede hacer para conocer el valor neto de material
que se ha bobinado. Otros de los factores que es de importancia para el proceso es tiempo,
es necesario saber los instantes exacto donde se realizaran los cambios, y esto se puede
lograr conociendo primero el tiempo total que tarda el proceso en llevarse a cabo (llamase
Proceso, al movimiento de los motores mientras se va desenrollando y bobinando la materia
prima). Para conocer este tiempo se estudió el proceso y todos sus componentes, para

39
conocer el tiempo final (tiempo que tarde en que se lleva a cabo todo el proceso), este
tiempo final lo obtenemos del siguiente algoritmo.
( )
Ecuación 6. Tiempo total en que tarda el proceso
Dónde:
 es el diámetro inicial (mm)
 es el diámetro final (mm)
 es la velocidad con que se llevará a cabo el proceso. (RPM)
Cuando en la ecuación se habla de diámetro inicial es el diámetro que tiene la bobina en
el momento antes de arrancar el proceso, y se habla de diámetro final es el diámetro que
tendrá la bobina principal al finalizar el proceso. Nótese que se está hablando de la bobina
principal siempre, pero el estudio en ella es más sencillo que en la segunda, se pueden
realizar las mismas ecuaciones para la segunda bobina solo que hay que invertir los
diámetros. Otros de los problemas con la segunda bobina es que no se sabe el diámetro
final que tendrá la bobina, solo se puede conocer si conoce la cantidad de material prima
que quiere en ella, y eso lo podemos saber con la ecuación 5.
Es importante recalcar que se debe tomar en cuenta el radio del carrete para luego
restarlo con el radio medido y obtener el valor correcto del tamaño de la bobina, hacer esto
es de gran importancia. En el caso donde se esté haciendo el estudio de fuerza, esto no se
toma en cuenta y es de importancia no tomarlo en cuenta, sino tomar la sumatoria de los
dos radios como uno solo.

40
Figura 18: etapa inicial del proceso de bobinado. Fuente: Elaboración propia.
El principal objetivo que tiene que cumplirse en este proceso es el de mantener una
fuerza constante. Como se está trabajando con movimientos angulares, entonces hay
desplazamientos angulares, por lo que el torque que se produce en estos tipos de
movimiento es;
Ecuación 7. Torque en función de la fuerza y el radio.
Dónde:
 T es el torque.
 F es la fuerza aplicada.
 r es el radio en el momento cuando se aplica la fuerza.
Si despejamos la fuerza de esta ecuación;
Ecuación 8. Despeje de la fuerza en la ecuación 7
Esta ecuación es válida para un instante de tiempo fijo, debido a que si se estudia el
proceso con detalle se observa que el radio es una variable que varía con el tiempo que se
va desarrollando el proceso. Entonces mientras,
Bobina #1
Bobina #2
Etapa Inicial
Radio del carrete

41
Relación 3. Tiempo
Entonces,
Relación 4. Radio del proceso
Ahora modificamos la ecuación 8,
⁄
Ecuación 9. Reestructurando la ecuación 8
Como sabemos que la variación que el radio presentará durante el tiempo es
constante entonces se está hablando de una pendiente, como se observa en la figura 19.
Figura 19: Descripción gráfica del comportamiento del radio de la bobina principal en función del tiempo. Fuente:
elaboración propia.
En la figura 19 se muestra la forma de la pendiente la bobina principal, nótese que
la misma es negativa, esto es debido a que el radio de la bobina principal disminuirá
mediante el cual se esté llevando el proceso como tal. La pendiente de la bobina segundaria
tendrá otra forma, debido a que la pendiente es positiva ya que el radio aquí aumenta a
medida que el proceso de bobinado se lleva a cabo.
𝑟 𝑚𝑚
𝑡 𝑠

42
Sabemos que;
Ecuación 10. Recta
Ecuación 11. Pendiente de una recta
Ahora sustituyendo valores;
Ecuación 12. Ecuación 11 reestructurada para el proceso.
Como el tiempo inicial es cero, entonces la ecuación 12 queda;
Ecuación 13. Forma final de la ecuación 12.
Sustituyendo la ecuación 13 con la 10 tenemos;
Ecuación 14. Ecuación 10 reestructurada para el proceso, estudio de la bobina primaria.
La ecuación 14 es la representación para la bobina principal. Para la bobina
secundaria lo único que cambien es el signo de la pendiente como se vi anteriormente;
Ecuación 15. Ecuación 10 reestructurada para el proceso, estudio de la bobina secundaria.
Se conoce que “b” es el punto de intersección con el eje “y” que en este caso es el
eje del radio, entonces para conocer el valor de ella se debe saber cuál es el valor que tiene

43
“r” en el momento en que toca la recta al eje. Para el caso de la bobina principal tenemos
que “b” es igual a , y para el caso de la bobina segundaria por ser una recta que
comienza en el origen del sistema el valor del punto de intersección es de cero (0).
Entonces reacomodando la ecuación 14 y 15 tenemos;
Ecuación 16. Ecuación 10 reestructurada para el proceso, estudio de la bobina primaria con el punto de cruce.
Ecuación 17. Ecuación 10 reestructurada para el proceso, estudio de la bobina segundaria con el punto de cruce.
Con esto podemos conocer el valor de radio para un momento determinado y
poderlo usar en la ecuación 9 como hemos planteado anteriormente.
Ahora bien conociendo esto y que la fuerza debe ser constante, se determina que lo
único que podemos controlar es el torque, sabiendo que;
Ecuación 18. Potencia en función de la velocidad angular y el torque.
Donde;
 P: es el torque.
 : es la velocidad angular
Despejando de la ecuación 18 a el torque, tenemos que;
Ecuación 19. Despejando el torque de la ecuación 18.

44
Si sustituimos la ecuación 19 con la ecuación 8 tenemos que;
⁄
Como se observa en la ecuación 20, la única variable que se puede manipular para
controlar la fuerza, es la velocidad. Si estudia esta ecuación, sabemos que la potencia será
una constante, y el radio por cada vuelta será diferente, quedando la ecuación 20 de la
siguiente manera;
⁄
Lo único que no es constante y que no varía en el tiempo es la velocidad, y aquí es
donde se logrará hacer que la fuerza de tensión sea constante con el tiempo, con esto se
fortifica la base que había planteado anteriormente de ir desfasando el eje del motor que se
comporta como esclavo durante todo el proceso, y esto se logra variando la velocidad
durante el mismo. La ecuación 21 se implementa de igual manera, independientemente que
sea el estudio en la primera bobina o en la segunda bobina.
Si se realiza el estudio de la primera bobina, entonces el radio disminuirá a medida
que el proceso va avanzando en el tiempo, por lo que la velocidad es la que tendrá el deber
de aumentar. En el caso que se realiza el estudio en la segunda bobina, que en nuestro caso
es la que se tendrá más importancia, a medida que avanza el tiempo el radio va
aumentando, por lo que la velocidad debe disminuir. El porcentaje de aumento y
disminución de la velocidad va a depender del radio, y de forma aún más directa, del grosor
de la velocidad.
Son tres (3) las etapas que rigen este proceso, el orden de las etapas no dependerá
de donde se esté haciendo el estudio, si en la primera bobina o en la segunda. Entonces en
la primera etapa será donde el radio de la primera bobina es mayor a la segunda, porque la

45
velocidad comisará a disminuir hasta la segunda etapa, aquí las velocidades se igualan y los
radios de las bobinas también hasta la tercera etapa donde la segunda bobina empezará a ser
más grande que la primera, por lo que la velocidad empezará a aumentar de nuevo. En la
figura 20 se muestran las diferentes etapas que se va a tener en este proceso, se obviarán los
ejes de los motores, más adelante se explicará la razón.
Figura 20: Etapas del proceso de bobinado. Fuente: Elaboración Propia.
Como se percata, en las bobinas no se detalla la presencia del diámetro del carrete.
Como ya se explicó anteriormente, tomar en cuenta el diámetro del carrete es de gran
importancia, tanto en el estudio de fuerza como en el estudio de la bobina. En el estudio de
fuerza, se toma en cuenta desde el origen de todo el sistema, que es el centro del carrete,
hasta el borde de la bobina, por eso en la figura 20 se observa que no se especifican y se
Primera Etapa
Segunda Etapa
Tercera Etapa

46
detallan los carretes, debido que para la fuerza es todo uno solo, y en el estudio de la bobina
se debe de restar el valor del diámetro del carrete al valor que mide con el instrumento para
conocer el valor verdadero del material que esta bobinado.
El motor que hará todos los cambios será el Maestro, por lo que el maestro es el que
controla los movimientos de la segunda bobina, y el esclavo el que controla los
movimientos de la primera bobina.

47
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
A continuación, se expondrán los resultados obtenidos para cada fase del proyecto.
Cabe destacar que los datos fueron recolectados a través de una serie de estudios y análisis
que fueron aplicados a cada una de las fases que conforman el proyecto.
4.1 FASE I: Elaboración de los planos de trabajo donde estarán ubicados los
servomotores, el carrete y los demás elementos que conforman la bobinadora.
Viendo la necesidad de conocer muchas de las medidas con respecto a los diferentes
componentes del proceso de bobinado para establecer una reagrupación de los mismos
sobre la planta piloto, se procedió a elaborar los planos de los componentes principales con
las dimensiones requeridas en función del espacio disponible. Debido a que se diseñaron
objetos que conforman la planta (carretes y caja de protección), se realizaron los planos
para poder montar y desmontar los diferentes componentes de una manera correcta,
evitando así su posible daño, y en el caso de que alguno de estos objetos se llegue a dañar
ya sea por su mala manipulación o por el tiempo, se lo podrá mandar a construir de manera
igual utilizando los planos de los objetos. También si en un futuro se le quiere hacer una
mejora al diseño o implementar nuevos objetos para nuevos procesos, los planos servirán
de apoyo en el estudio de dimensionamiento.
Los planos elaborados para la planta bobinadora incluyen: mesón, carrete, base del
servomotor y caja de protección.

52
4.2 FASE II: Montaje y puesta en marcha de la planta piloto en las instalaciones de la
Universidad José Antonio Páez.
Tras una serie de estudios y desarrollos investigativos, se tomaron en cuenta varias
características para llevar a cabo la construcción de la bobinadora de material textil, como
lo son la seguridad, las características de este tipo de proceso, dimensiones correctas de la
planta con los equipos que ya se tenían (servomotores, drivers, HMI, base de servomotores,
instalación eléctrica, banco de trabajo). Dicha planta piloto se muestra en la figura 21.
4.2.1 Caja de protección
Todo proceso industrial tiene alguna medida de seguridad implementada,
dependiendo de su tipo. Para este tipo de proceso se elaboró una caja de protección
teniendo en cuenta la seguridad de las personas que la utilicen. Posee una ventanilla de
seguridad transparente con el fin de permitir al estudiante estar lo más cerca posible del
proceso para realizar las debidas observaciones, sin poner en riesgo su integridad física.
Figura 21. Planta bobinadora de material textil. Fuente: elaboración propia.

53
4.2.2 Programación para la puesta en marcha
Para la puesta en marcha de la planta piloto fue necesario realizar la programación
de los servomotores, de manera que incluya en un solo código las diferentes experiencias
prácticas a realizar.
El tipo de accionamiento utilizado, se puede programar utilizando un lenguaje
característico de la marca SEW. Esta programación se puede realizar a través de dos
formas: Assembler o Compiler. Cada uno presenta características diferentes de
programación. La programación utilizada para el proceso de bobinado de material textil fue
por medio del programa Compiler. Dicho programa se muestra a continuación:
/*=============================================
IPOS Source File
===============================================*/
#include <constb.h>
#include <iob.h>
#define controller inhibit H2
/* Velocidades de Giros*/
#define VelocidadCorte H21
#define VelocidadCortePr H20
/*Tiempos de Retardos*/
#define SEKUNDED 1
#define SEKUNDE100 100
#define SEKUNDE 1000
/* Definicion de Valores*/
#define VelocidadI H0
#define Vueltas H88
#define SumatoriaVueltas H87
#define Velocidad H1
#define VelocidadContinua H89
#define ModoRetardo H85

54
/* Definicion de Grados */
#define GradUno H80
#define GradCuarentaC H81
#define GradNoventa H82
#define GradCienO H83
#define GradTresS H84
/*Definicion de numero de giros*/
#define GirosIz H95
#define GirosDe H96
#define CanalConjunto H97
#define cortes H98
#define CanalIz H92
#define CanalDe H93
#define CanalConj H94
#define PosicionInicial H91
#define ConteoPicadora H99
#define ConteoPicadorad H101
#define PosicionInicialCortadora H3
/*Definicion de acciones*/
#define Ascensor H23
#define AscSubir H24
#define AscBajar H25
#define VeloAsc H26
#define TiempoPerm H27
#define TempoRegPerm H28
#define VariableGrafica H30
#define BorradoEncod H31
#define RampaAsc H29
#define VeloAscDec H32

55
#define VeloDos H33
/*Inversion de giro en App Posicion*/
#define inversion H70
/* Variables de la bobinadora*/
#define Data_Var1 H208
#define Data_Var2 H209
#define ActivacionBobina H40
#define StarStopBobina H41
#define VelocidadBobina H42
#define CorrienteBobina H44
#define ConverCorrienteBobina H45
#define VeloEsclavo H47
#define ConstanteEsclavoVelo H48
#define CorrienteMax H49
/*Inicializacion de las Aplicaciones*/
SSPOSSPEED tSpeed;
GSACTSPEEDEXT VelocidadActual;
long lActSpeed,lActSpeedAbsolute;
long VoltajeRefInt1,VoltajeRefInt2;
SCTRCYCL tBusTr;
//Note:
//Movidrive inverters with activated technology function "ISYNCH" or "Cam"
//do not support variables H360 an higher.
/*=============================================
Main Function (IPOS Entry Function)
===============================================*/
Task2()
{
_GetSys(lActSpeed, GS_ACTSPEED);

56
if (lActSpeed < 0)
lActSpeedAbsolute = -lActSpeed;
else
lActSpeedAbsolute = lActSpeed;
}
/*-------------------------------------
Initialisation
--------------------------------------*/
/*-------------------------------------
Main Loop
--------------------------------------*/
main()
{
tBusTr.ObjectNo = 1025;
tBusTr.CycleTime = 10;
tBusTr.Offset = 0;
tBusTr.Format = 8;
tBusTr.DPointer = numof(Data_Var1);
tBusTr.Result = 1111;
/*==========================================================
========
=============Bobinadora======================================
=======*/
Data_Var1 = 0;
Data_Var2 = 0;
_SBusCommDef (SCD_TRCYCL, tBusTr);
_SBusCommState (SCS_START1);
H41= 0;
H47 = 0;

57
H48=-5;
Data_Var1=H48;
while (H40==1){
if (H41 ==1 ) {
_GetSys(H44,GS_ACTCUR);
H45 = H44 * -1;
while(H42 <= 100){
H42 = H42 + 40;
H45 = H44 * -1;
if (H41 == 0){
H42 = H42 - 5;
Data_Var1 = H42 ;
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = H42;
_SetSys(SS_POSSPEED,tSpeed);
_GoRel(GO_NOWAIT, 4096);
H45 = H44 * -1;
}
H45 = H44 * -1;
while (H45 < H49){
H47 = ++H47;
Data_Var1=H47;
H45 = H44 * -1;

58
if (H47 > 400){ //preguntando por la velocidad del esclavo
H47 = 0;
H41 = 0; //para proteccion de que no se pierda en el progr
Data_Var1=H47; //para proteccion del proceso
H49 = 0;
}
}
while(H45 >= H49){
H47 = --H47;
Data_Var1=H47;
H45 = H44 * -1;
}
}
H42 = H42 - 20;
}
if (H41 == 0){
while(H42>0){
H42 = H42 - 5;
Data_Var1 = H42 ;
_Wait(10);
H45 = H44 * -1;
}
H45 = H44 * -1;

59
}
}
/*--------------------------------Ascensor--------------------------------------------------*/
while(Ascensor == 1){
while (AscSubir == 1){
VeloAsc = 0;
while(VeloAsc < 10000){
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = VeloAsc;
_GoRel(GO_NOWAIT,4096);
VeloAsc = VeloAsc + H29;
}
TempoRegPerm = 0;
while(TempoRegPerm != TiempoPerm){
TempoRegPerm = ++TempoRegPerm;
}
while(VeloAsc > 0){
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = VeloAsc;
_GoRel(GO_NOWAIT,4096);
VeloAsc = VeloAsc - H29;
}
_SetSys(SS_ACTPOS,H31);
}

60
while (AscBajar == 1){
VeloAsc = 0;
VeloAscDec = 0;
VeloDos = 0;
while(VeloDos < 10000){
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = VeloDos;
_GoRel(GO_NOWAIT,-4096);
VeloDos = VeloDos + H29;
// VeloAscDec = VeloAscDec - H29;
VeloAscDec = VeloDos * -1 ;
}
TempoRegPerm = 0;
while(TempoRegPerm != TiempoPerm){
TempoRegPerm = ++TempoRegPerm;
}
while(VeloDos > 0){
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = VeloDos;
_GoRel(GO_NOWAIT,-4096);
VeloDos = VeloDos - H29;
// VeloAscDec = VeloAscDec + 29;
VeloAscDec = VeloDos * -1 ;
}
_SetSys(SS_ACTPOS,H31);
}
tSpeed.CW = tSpeed.CCW = 0;
_SetSys( SS_POSSPEED,tSpeed );

61
}
/*-----------------------Picadora en Ambas lados----------------------------------------- */
while(CanalConjunto == 1){
ConteoPicadora = 0;
ConteoPicadorad = GirosIz;
while(ConteoPicadora != GirosDe)
{
_GoRel( GO_NOWAIT,1024);
_Wait(SEKUNDE);
_GoRel(GO_WAIT, -1024);
_Wait(SEKUNDE);
ConteoPicadora = ++ConteoPicadora;
}
ConteoPicadorad = 0;
_GoRel(GO_WAIT,3072);
_Wait(SEKUNDE);
while (ConteoPicadorad != GirosIz) {
_GoRel( GO_WAIT,-1024);
_Wait(SEKUNDE);

62
_GoRel(GO_WAIT, 1024);
_Wait(SEKUNDE);
ConteoPicadorad = ++ConteoPicadorad;
}
ConteoPicadora = 0;
_GoRel (GO_WAIT,-3072);
_Wait(SEKUNDE);
}
/*---------------------------Picadora canal Izquierdo-------------------------------*/
while (CanalIz == 1) {
H20 = H21;
while(0 < H20){
H20 = --H20;
}
H20= H21;
while(0<H20){
H20= --H20;
}

63
}
/*-------------------------Picadora canal Derecho------------------------------------------*/
while (CanalDe==1){
H20 = H21;
while(0<H20){
H20= --H20;
}
H20= H21;
while(0<H20){
H20= --H20;
}
}
/*---------------------------------------Posicion------------------------------------*/
H1 = H0 * 10;
SumatoriaVueltas = Vueltas;
while (GradUno > 0){
{
if ( inversion == 1) {
while (0 < SumatoriaVueltas){
SumatoriaVueltas = --SumatoriaVueltas;
if ( H85 == 1){
H3 = -11;

64
_GoRel(GO_WAIT, H3);
_Wait (SEKUNDED);
}
else{
if (H85== 2){
H3 = -11;
_Wait (SEKUNDE100);
}
else {
H3 = -11;
_Wait (SEKUNDE);
}
}
}
}
else { while (0 < SumatoriaVueltas){
SumatoriaVueltas = --SumatoriaVueltas;
if ( H85 == 1){
H3 = 11;

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