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DEPARTAMENTO DE INGENERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
INFORME TÉCNICO DE RESIDENCIAS PROFESIONALES
TITULO DEL PROYECTO
Actualización y puesta en marcha de los sistemas de control y potencia de
un secador de manos automático marca JOFEL
No de control Nombre Carrera
15260144 Santiago Pablo Alberto Ing. Electrónica
14260085 Roberto de Jesús Toledo Hdz Ing. Electrónica
ASESORES:
INTERNO: MC Jorge Alejandro Gallegos de la Cruz
EXTERNO: MAI Alan León González Almaguer
EMPRESA:
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Matamoros
H. Matamoros, Tamaulipas, México
Septiembre del 2020
2
AGRADECIMIENTOS
Una de las grandes virtudes que te hace sentir satisfactoriamente agradecido con
sí mismo y las personas que te rodean es el concluir tus estudios, una etapa que
en transcurso de tu adolescencia va viviendo día a día.
Hoy se concluye la etapa de mi carrera profesional la cual nunca dejare de estar
agradecido de mis padres, por todo el apoyo, el cariño y amor que me han dado,
por saber enfrentar los problemas sin dejarme de la mano y dando la vida por mí,
mil gracias por ser unas maravillosas personas. Todo mi esfuerzo y logros van
dedicados a ustedes y sé que con esto les dejo una gran recompensa, una gran
satisfacción personal. A mi familia que siempre ha estado conmigo en cualquier
momento y siempre me han demostrado su aprecio, por apoyarme en todos mis
momentos de mi carrera y de mi vida.
Por darme todo su apoyo incondicional, que me ha demostrado que a pesar de
los momentos difíciles y problemas que nos enfrentamos, siempre hay alguien que
nunca te dejara y con quien puedes contar en cualquier momento. Ha sabido
demostrarme su amor y su apoyo en cualquier momento y de una mejor manera
cuando más lo necesitaba.
A mis amigos con los cuales tuve muchas anécdotas y pase muchos momentos
divertidos y estresados, por haberme enseñado muchas cosas nuevas y compartir
todos los momentos a lo largo de mi carrera.
Siempre estaré agradecido incondicionalmente con todas las personas que me
apoyaron y los cuales me dan fortaleza para seguir con mi vida como un
profesional y ejercer lo aprendido en todo momento.
 Santiago Pablo Alberto.
3
Me gustaría agradecer a todas las personas que me apoyaron en el transcurso de
esta odisea dentro de mi estancia en el Instituto Tecnológico de Matamoros. A mis
profesores de carrera y asesores Ing. Jorge Alejandro Gallegos de la Cruz e Ing.
Alan de León González, por la confianza y la infinita paciencia durante este
periodo de residencias estaré eternamente agradecido por todas sus enseñanzas
y lecciones de vida que me otorgaron.
A mis amigos y compañeros los cuales siempre existió buena comunicación y una
gran convivencia. A mis padres y hermanos que me enseñaron que se puede
cometer errores pero que al siguiente día el sol vuelve a salir.
Por todas y cada una de las personas que interactuaron en actividades y
proyectos dentro del periodo estudiantil. Gracias.
 Roberto De Jesús Toledo Hernández
4
RESUMEN
El desarrollo de este trabajo tiene la finalidad de la actualización y puesta en
marcha de los sistemas de control y potencia de secadores de manos automáticos
marca JOFEL que se encuentran en diferentes puntos estratégicos dentro del
Instituto Tecnológico de Matamoros. Además de brindar información a las
personas relacionadas sobre los fundamentos de estos y pruebas que deben
hacerse a los equipos electromecánicos para su buen funcionamiento.
Los sistemas eléctricos y mecánicos para su buen funcionamiento dependen en
gran parte de los mantenimientos preventivos y correctivos así como la aplicación
apropiada de las protecciones eléctricas que garanticen un buen funcionamiento
confiable y seguro.
Las empresas actualmente consideran que el desarrollar un mantenimiento a sus
equipos es un aspecto indispensable, es por eso que se encargan de estar
actualizados y de desempeñar programas de mantenimiento rutinarios en las
áreas que lo necesiten para alargar la vida útil de los equipos.
5
INDICE
Portada 1
Agradecimiento 2
Resumen 4
Índice 5
Introducción 8
Capítulo 1 – Generalidades del Proyecto
1.1 Antecedentes y estado del arte 9
1.2 Descripción de la empresa u organización y del puesto de trabajo 10
del estudiante
1.3 Problemática a resolver 10
1.4 Objetivos (Generales y específicos) 11
1.5 Justificación 12
Capítulo 2 – Marco Teórico
2.1 Lavado de Manos 13
2.2 Secado de Manos 14
2.3 Tipos de secados de manos 14
2.4 Secadores de manos eléctricos 15
2.5 Ventajas de secadores de manos eléctricos 15
2.6 Criterios ecológicos a considerar de secadores de manos eléctricos 16
2.7 Estructura interna del secador de manos eléctrico 18
2.8 Ventiladores 19
2.9 Clasificación de ventiladores 19
2.9.1 Ventiladores con envolvente 20
2.9.2 Ventiladores murales 20
2.9.3 Ventiladores de chorro 21
2.9.4 Ventiladores Centrífugos 21
2.9.5 Ventiladores de Baja Presión 22
2.9.6 Ventiladores de Mediana Presión 22
6
2.9.7 Ventiladores de Alta Presión 23
2.10 Zonas de funcionamiento de ventiladores 23
2.11 Resistencia Eléctrica 26
2.12 Tipos de resistencias eléctricas 26
2.12.1 Resistencias de Inmersión 26
2.12.2 Resistencias para calentamiento de aire y cable 27
2.12.3 Resistencia banda cerámica 28
2.12.4 Resistencia banda mica 28
2.12.5 Resistencia tipo tira mica y tira pasta 29
2.12.6 Resistencia tubular 30
2.13 Sensores de Proximidad 30
2.14 Tipos de Sensores de Proximidad 30
2.14.1 Sensor Inductivo 31
2.14.2 Sensor Capacitivo 31
2.14.3 Sensor Óptico 32
2.14.4 Sensor de Final de Carrera 32
2.14.5 Sensor Fotoeléctrico 33
2.14.6 Sensor Ultrasónico 34
2.14.7 Sensor Magnético 34
2.15 Arduino 35
2.16 Tipos de Arduino 36
2.16.1 Características Arduino UNO 36
2.16.2 Características Arduino MEGA ADK 37
2.16.3 Características NANO 38
2.17 Relevadores 39
2.18 Tipos de Relevadores 40
2.18.1 Relevadores electromecánicos 40
2.18.2 Relevadores de estado sólido 40
2.18.3 Relevadores con temporizador o de acción retardada 41
2.18.4 Relevadores Térmicos 41
2.18.5 Relevadores de arduino 42
7
Capítulo 3 - Desarrollo
3.1 Metodología del diseño 43
3.2 Descripción del método 44
3.3 Diseño conceptual 45
3.4 Diseño detallado 47
3.5 Integración del sistema 50
Capítulo 4 – Resultados Obtenidos
4.1 Resultados obtenidos 62
Capítulo 5 - Conclusiones
5.1 Conclusiones y recomendaciones 64
Capítulo 6 – Competencias Desarrollas
6.1 Competencias Desarrolladas 66
Fuentes de información 67
Anexos
Anexo 1 – Glosario 70
Anexo 2 – Diagramas y esquemas 72
Figura 1 72
Figura 2 72
Figura 3 73
8
INTRODUCCION
El desarrollo de actividades que las universidades inculcan en los alumnos, mayor
eficiencia en sus habilidades para trabajar y realizar tareas de cualquier tipo. Le
proporciona las herramientas necesarias para estar más preparado. Además, sin
olvidar que contribuye al trabajo en equipo, que es algo muy importante a la hora
de estar en una situación de trabajo laboral. Por ello, el siguiente archivo pretende
exponer los resultados obtenidos a través de la actividad llamada “Residencia
Profesional”, con el proyecto “Actualización y puesta en marcha de los sistemas
de control y potencia de un secador de manos automático marca JOFEL´´. Con el
objetivo de analizar si nosotros (estudiante) hemos sido capaces de lograr todas
las metas propuestas. Así pues, se estarán mostrando y explicando cada uno de
los puntos más importantes que dicho informe deberá llevar. Dónde se realizó el
trabajo, es decir explicar al área de trabajo que se utilizó para llevar a cabo las
labores. También cuáles fueron los objetivos manejados para desarrollar las
actividades más importantes dentro del mismo. Los métodos utilizados y los
resultados correspondientes arrojados por las tareas efectuadas. Y explicar las
conclusiones a las que se llegaron a través de esta labor. Todo esto para
proporcionar evidencia que esclarezca y corrobore de una manera eficaz y sólida
todo lo que el joven alumno (nosotros), fue capaz de manifestar en su estadía de
residencia profesional.
9
Capítulo 1 – Generalidades del proyecto
1.1 Antecedentes
La mayor parte de los equipos de hoy y siempre, ya sea eléctrico o mecánico
sufren en algún momento algún malfuncionamiento, esto puede ser debido a que
el periodo de vida de alguno de sus componentes ha llegado al final de su ciclo.
La falta de mantenimiento preventivo y el uso inadecuado de diversos equipos es
un punto clave que evita una larga duración de cualquier dispositivo
Algunos son los factores por lo cual las personas han buscado la manera de volver
a utilizar sus mismos dispositivos. Ya sea factores económicos, ambientales, de
aprendizaje, la preservación de tecnología.
En el Tecnológico de Matamoros se tenían instalados alrededor de 10 secadores
de marcos automáticos marca JOFEL en los sanitarios ubicados en distintos
edificios del campus, sin embargo, dichos aparatos empezaron a mal funcionar
dejándolos inutilizables.
En algunas ocasiones estos aparatos pueden estar tan dañados que cualquier
intento de reparación sería inútil o el costo y el tiempo invertido serían
contundentes.
Por suerte, en nuestra área de aplicación aquellas partes que no llegaron a ser
afectadas por el siniestro pueden ser fácilmente recicladas para cualquier otro
proyecto. Tal es el caso de capacitores, transistores, conectores, motores y otros
componentes que son esenciales, por lo que se optara por un rediseño del circuito
de control y el reemplazo de algunos de sus componentes.
10
1.2 Descripción de la empresa u organización y delpuesto o área
del trabajo el estudiante
El Instituto Tecnológico de Matamoros es una institución de Educación superior
impulsora del desarrollo social, científico y tecnológico dedicada a formar
profesionales con vocación para el trabajo, ética, creatividad y cuidado del medio
ambiente, a través de la óptima administración y aplicación de los recursos,
mediante el ejercicio pleno de la docencia, la investigación, la extensión y la
vinculación.
Los estudiantes llevarán a cabo de manera local la puesta en marcha de los
diferentes secadores de manos marca JOFEL dentro de las instalaciones del
Laboratorio de Ingenieria Electrica y Electrónica del Instituto Tecnologico de
Matamoros.
1.3 Planteamiento del problema
En el Tecnológico de Matamoros se tenían instalados alrededor de 10 secadores
de marcos automáticos marca JOFEL en los sanitarios ubicados en distintos
edificios del campus, sin embargo, dichos aparatos empezaron a presentar
diferentes fallas (no encendían, presentaban funcionamiento continuo sin
interrupción, falta de sensado, etc.). Ante esta situación el departamento de
mantenimiento del Tecnológico decidió quitarlos de operación y se solicitó al
departamento de Eléctrica y Electrónica su revisión y diagnóstico. En el proceso
de revisión y diagnóstico de los secadores de manos se llegó a la conclusión de
que es necesario un rediseño del sistema de control y un análisis del
funcionamiento del sistema de potencia empleado en estos secadores, así mismo,
se requiere una evaluación del sensor utilizado en este tipo de aparatos para que,
de ser necesario, sustituirlo por uno más adecuado y que presente fallos.
11
1.4 Objetivos
GENERAL:
Actualizar y poner en marcha los sistemas de control y potencia de un secador de
manos automático marca JOFEL.
ESPECÍFICOS:
Analizar y evaluar el sistema de control existente en el secador de manos.
Analizar y evaluar el sistema de potencia, motor y medio de calentamiento
contenido en el secador de manos.
Determinar las tecnologías y topologías a utilizar en la actualización y puesta en
marcha de los sistemas de control y potencia del secador de manos.
12
1.5 Justificación
La realización de este proyecto tendrá un impacto económico, pues si se logra
rediseñar los sistemas de control y potencia con tecnología electrónica existente
y de bajo costo, se podrían poner en operación al menos tres aparatos para
evaluar su funcionamiento, si éste resultara satisfactorio el sistema rediseñado se
podría replicar en los demás secadores para su posterior instalación.
En cuanto a los atributos de egreso del Ingeniero Electrónico con la realización de
este proyecto se terminarán de desarrollar en el egresado los siguientes:
Diseña, analiza y construye equipos y/o sistemas electrónicos para la solución de
problemas en el entorno profesional, aplicando normas técnicas y estándares
nacionales e internacionales.
Los estudiantes diseñarán un sistema electrónico que resolverá un problema o
necesidad previamente detectada, para ello utilizarán técnicas y estándares
establecidos.
Selecciona y opera equipo de medición y prueba para diagnóstico y análisis de
parámetros eléctricos.
Los estudiantes utilizarán equipo de medición apropiado para el análisis y
evaluación de los sistemas de control y potencia de los secadores de manos.
13
Capítulo 2 – MarcoTeórico
2.1 Lavado de Manos
Lavarse las manos es una medida de higiene que ayuda a reducir la cantidad de
gérmenes y bacterias que se impregnan en nuestra piel por el uso y contacto
constante con diferentes superficies. La acumulación de suciedad puede
convertirse en un foco de infección que afecte nuestra salud.
Por esta razón, durante muchas décadas los programas de salud han
implementado la enseñanza de un correcto lavado de manos que destaca la
importancia del lavado antes de preparar alimentos y antes y después de ir al
baño.
Las recomendaciones de uso de un jabón especial aplicado a la palma, dorso,
yemas y pliegues entre dedos secos (Figura 2.1) para después humedecer con
agua y tallar hasta formar una espuma que ayude a eliminar la suciedad y
gérmenes imperceptibles a nuestra vista son las más populares sin embargo,
estas instrucciones de higiene muchas veces pasan por alto la importancia del
secado.
Figura 2.1 Aplicación de lavado de manos recomendado con jabón especial.
14
2.2 Secado de Manos
El secado eficaz de las manos es una parte esencial del proceso de higiene de
las manos. Por lo tanto, el secado adecuado de las manos después del lavado
debe ser una parte integral del proceso de higiene de manos en el cuidado de la
salud.
A pesar de esto es bastante común que los espacios públicos no cuenten con las
condiciones necesarias para hacer posible el secado de manos. Por ejemplo en
baños públicos de oficinas y comercios regularmente encontramos los
dispensadores de toallas para manos vacíos lo que nos obliga a buscar medios
alternativos para eliminar el exceso de agua en nuestra piel, como sacudirlas o
secarlas en nuestra ropa, lo que deja nuestras manos parcialmente húmedas y en
esos casos el proceso de lavado no habrá servido de mucho.
2.3 Tipos de secadores de manos
Actualmente en el mercado se encuentran disponibles secadores de manos de
diferentes estilos, dimensiones y capacidades. Entre los que podemos encontrar
se encuentran:
 Secadoras de toallas de papel
 Secadoras automáticas
 Secadoras con sensores
 Secadoras manuales o de botón
 Características de las secadoras de manos
15
2.4 Secadores de manos eléctricos
Los secadores de manos eléctricos (Figura 2.2) funcionan por un ventilador
centrífugo que genera un chorro de aire que es expulsado a través de una boquilla
al exterior. Se activan por un botón pero actualmente la mayoría operan con un
sistema automático de sensores que pone en funcionamiento el sistema al
detectar el movimiento y que lo apagan después de un lapso determinado de
tiempo. El aire que genera el secador de manos puede ser caliente o frío y fluye
al exterior en un tiempo programado que va de los 15 a los 150 segundos según
el modelo y la marca.
Figura 2.2 Secador de manos eléctrico
2.5 Ventajas de secadores de manos eléctricos
Una de las ventajas más notorias de usar secadores de manos es que evitan el
contacto con otras superficies entre el lavado y secado, volviéndolos una opción
más higiénica. Estos aparatos se alimentan de la corriente eléctrica y se empotran
a la pared lo que ayuda también a ahorrar espacio. Para la elección del modelo
ideal que se adapte mejor a las necesidades del espacio en que será instalado se
recomienda considerar modelos prácticos, que generen la menor contaminación
sonora, y que se caractericen por un funcionamiento eficiente expulsando el aire
necesario para el correcto secado cada vez que sean activados.
16
Es recomendable optar por los modelos que requieran menor consumo de energía
y que ayuden a guardar la armonía del diseño y decoración del lugar.
2.6 Criterios ecológicos a considerar de secadores de manos
eléctricos
Secamanos: El secamanos eléctrico produce emisiones de gases de efecto
invernadero, acidificación y toxicidad para el medio, amenaza para la capa de
ozono… Solo una excepción, su fabricación requiere pocos materiales.
Papel de manos: En aproximadamente cinco años (tiempo de vida de un secador
eléctrico), provoca la emisión de 4,6 toneladas equivalentes de CO2, casi tres
veces más que su competidor eléctrico y tanto como un coche con más de 30.000
km.
Electricidad
Secamanos: Es el factor que más contribuye a su huella ecológica. Por supuesto
depende de cómo se obtiene la electricidad, si es energías nucleares o
renovables… Sería por ejemplo recomendable desconectarlo cuando no se va a
usar, aunque es complicado en determinados baños.
Papel de manos: No es necesario electricidad, únicamente un cubo de basura,
el dispensador y papel.
Eficacia
Secamanos: Aproximadamente se tardan entre 30 y 47 segundos de media para
secarse las manos un 90%.
Papel de manos: Únicamente son necesarios 10 segundos para secarse las
manos.
17
Higiene
Secamanos: Remueve las bacterias y hongos que contiene el aire de la
habitación y los proyecta sobre las manos.
Papel de manos: El papel logra reducir la cantidad de bacterias que quedan en
las manos después del lavado. Según el Instituto Pasteur de Lille, concluye en su
propio análisis que el papel de un solo uso, gracias a su acción mecánica
“demuestra ser el mejor dispositivo de secado para favorecer la asepsia de las
manos”. Argumento que da en el clavo en periodo de pandemia gripal.
El secador de manos no sale del todo mal parado, la parte positiva es que no
consume tantos recursos, es más ecológico, pero aumenta la cantidad de
bacterias en las manos.
18
2.7 Estructura interna del secador de manos eléctrico
El secador de manos está compuesto por los siguientes elementos (Figura 2.3):
 Ventilador Centrifugo
 Resistencia eléctrica
 Sensor de presencia o pulsador
 Circuito de control
 Conexiones eléctricas internas
Figura 2.3 Composición de un secador de manos eléctrico.
19
2.8 Ventiladores
Un ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas en movimiento.
Podemos definirlo como una turbomáquina que transmite energía para genera la
presión necesaria con la que mantener un flujo continuo de aire.
Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente
eléctrico, con los dispositivos propios de los mismos; arranque, regulación de
velocidad, conmutación de polaridad, etc. y un propulsor giratorio en contacto con
el aire, al que transmite energía.
2.9 Clasificación de los ventiladores
Los ventiladores han venido clasificándose de muy diferentes maneras y no es
extraño que un mismo aparato pueda aceptar dos, tres o más denominaciones.
Es bastante común adoptar la designación atendiendo a alguna de sus
características adaptadas al caso que se está tratando.
20
2.9.1 Ventiladores con Envolvente
Suele ser tubular (Figura 2.4), a su vez puede ser:
Impulsores: De entrada libre y salida entubada.
Extractores: Entrada entubada, descarga libre
Impulsores – Extractores: Entrada y salida entubadas.7
Figura 2.4 B) Impulsores, C) Extractores, D) Impulsores-Extractores
2.9.2 Ventiladores Murales
Conocidos también como simplemente extractores (Figura 2.5), tienen la función
de trasladar aire entre dos espacios separados por un muro o pared.
Figura 2.5 Ventilador Extractor o Mural
21
2.9.3 Ventiladores de Chorro
Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas
o cosas (Figura 2.6).
Figura 2.6 Ventilador de Chorro
2.9.4 Ventiladores Centrífugos
La trayectoria de aire de estos aparatos sigue una dirección axial a la entrada y
paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salida están en un ángulo recto.
El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que pueden ser hacia
delante y hacia atrás.
Figura 2.7 Ventiladores Centrífugos
22
2.9.5 Ventiladores de Baja Presión
Se llaman así a los que no alcanzan los 70 pascales. Sueles ser centrifugados y
por autonomasia se designan así los utilizados en climatizadores (Figura 2.8).
Figura 2.8 Ventilador de baja presión
2.9.6 Ventiladores de Mediana Presión
Se llaman así a los que no alcanzan los 70 pascales. Sueles ser centrifugados o
axiales (Figura 2.9).
Figura 2.9 Ventilador de mediana presión
23
2.9.7 Ventiladores de Alta Presión
Cuando la presión está por encima de los 3000 pascales. Sueles ser centrífugos
con rodetes estrechos y de gran diámetro (Figura 2.10).
Figura 2.10 Ventilador de alta presión
2.10 Zonas de funcionamiento de Ventiladores
Según sea el ventilador, tipo y tamaño existe una zona de su curva característica
en la que es recomendable su uso. Fuera de ella puede producirse fenómenos
que hacen aumentar desproporcionalmente el rendimiento, provocando un
aumento intolerable del ruido e incluso produciendo flujos intermitentes de aire en
sentido inverso.
24
La figura 2.11 indica las zonas de la curva característica recomendadas de uso
para una familia de curvas de un aparato a varias velocidades.
Figura 2.11 Curva característica recomendada para aparato de varias velocidades.
La gráfica de la figura 2.12 son las de ventiladores centrífugos con rodetes
adelantes, radiales y atrás con indicación en la zona normal de trabajo y en
porcentajes de caudal y presión.
Figura 2.12 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores
centrífugos.
25
La gráfica de la figura 2.13 representa ventiladores axiales, impulsores y tubulares
y otro de mediana presión, con las mismas indicaciones que los aparatos
anteriores.
Figura 2.13 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores axiales,
impulsor, tubular y otro de mediana presión.
Las de la gráfica de la figura 2.14 corresponden a rodetes helicocéntricos y
transversales con la misma forma de expresar su capacidad de presión y caudal
en porcentaje del total y con las zonas normales de trabajo.
Figura 2.14 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores a rodetes
heliconcéntricos y transversales.
26
2.11 Resistencia Electrica
Dispositivo eléctrico cuyo objetivo es la producción de calor (Figura 2.15). Su
funcionamiento se basa en el Efecto Joule. Las resistencias eléctricas calefactoras
pueden realizar el calentamiento tanto por convección, conducción o radiación.
2.12 Tipos de resistencias eléctricas
2.12.1 Resistencias de Inmersión
Las resistencias de inmersión (Figura 2.16) están diseñadas para el calentamiento
en contacto directo con el fluido: agua, aceite, materiales viscosos, disoluciones
ácidas o básicas, etc. Dado que el calor se genera dentro del líquido se alcanza
un rendimiento energético máximo.
Figura 2.16 Resistencia de inmersión
2.12.2 Resistencias para calentamiento de aire y cable
27
Los elementos calefactores para aire (Figura 2.17) se emplean en conductos,
autoclaves, secadores, hornos y soldadoras. Las resistencias calefactoras para
aire o gases pueden fabricarse con elementos tubulares blindados, aleteados
helicoidales, y rectangulares, o con resistencia de hilo bobinado de Ni-Cr.
Figura 2.17 Resistencia para calentamiento de aire y cable.
2.12.3 Resistencia banda cerámica
28
Las resistencias de banda cerámica (Figura 2.18) pueden trabajar hasta los 700°
C, la durabilidad es mayor y su lámina le da más fortaleza en su construcción. Las
principales son procesos en que se utiliza es en la inyección, extrusión, soplado o
diferentes aplicaciones caloríficas.
Figura 2.18 Resistencia de banda cerámica
2.12.4 Resistencia banda mica
Resistencias industriales tipo banda mica (Figura 2.19), se usan en operaciones
que requieren de calor en superficies cilíndricas. Se aplica principalmente en la
industria de Plásticos (máquinas inyectoras, sopladoras, extrusoras y
peletizadoras), Laboratorios (calentamiento de cilindros de pruebas, etc.)
Figura 2.19 Resistencia banda mica.
29
2.12.5 Resistencias tipo tira mica y tira pasta
Resistencia tipo tira mica fabricada (Figura 2.20) en acero inoxidable su forma
permite el calentamiento uniforme en superficies planas.
Resistencia tipo tira pasta, con terminales de tornillo o de cable según se requiera,
la posición de las terminales también puede varias según su diseño.
Figura 2.20 Resistencia tipo mica y tira pasta.
2.12.6 Resistencia Tubular
30
Son los elementos calefactores más utilizados para aplicaciones a nivel industrial
(Figuras 2.21), son fabricados en tubería de incoloy o acero inoxidable que ofrecen
gran resistencia mecánica y a la corrosión.
Figura 2.21 Resistencia tipo tubular
Son elementos versátiles debido a su fabricación permitiendo entregar altas
temperaturas con muy variadas formas y diámetros.
2.13 Sensores de Proximidad
El sensor de proximidad es un transductor que detecta la presencia de objetos u
obstáculos sin la necesidad de contacto, existen diferentes tipos de sensores de
proximidad según el principio físico, también es posible configurar para la
medición de la distancia. Las características de detección dependen básicamente
de la tecnología del sensor y del medio de transmisión.
2.14 Tipos de Sensores de Proximidad
Los siguientes sensores son los más utilizados, se menciona alguna de sus
características importantes para emplear en los proyectos y así poder elegir el que
más convenga.
2.14.1 Sensor Inductivo
31
Se recomienda para la detección de objetos metálicos ferrosos (Figura 2.22).
Figura 2.22 Sensor Inductivo de proximidad
2.14.2 Sensor Capacitivo
Detección de objetos que no sean necesariamente metálicos (Figura 2.23) estos
pueden ser utilizados como interruptores de nivel, ya que pueden detectar
presencia de líquido o sólido a través de un visor de vidrio o acrílico.
Figura 2.23 Sensor Capacitivo de proximidad
32
2.14.3 Sensor Óptico
Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de
luz que le llega al sensor.
Figura 2.24 Sensor Óptico de proximidad
2.14.4 Sensor de Final de Carrera
Un sensor de final de carrera o interruptor de posición, es un sensor que detecta
la posición de un elemento móvil mediante accionamiento mecánico. ... La salida
de los finales de carrera es binaria y la única información que nos da, es si el
objeto está en una posición determinada o no.
Figura 2.24 Sensor de Final de Carrera
33
2.14.5 Sensor Fotoeléctrico
Un sensor fotoeléctrico emite un haz de luz (visible o infrarrojo) desde su elemento
emisor de luz.
Un sensor fotoeléctrico de tipo reflectivo se utiliza para detectar el haz de luz
reflejado desde el objeto.
Un sensor de tipo de haz de barrera se utiliza para medir el cambio en la cantidad
de luz causado por el objeto al cruzar el eje óptico.
Figura 2.25 Sensor Fotoeléctrico
34
2.14.6 Sensor Ultrasónico
Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres de
roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos
centímetros hasta varios metros. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que
la señal tarda en regresar.
Figura 2.26 Sensor Ultrasónico
2.14.7 Sensor Magnético
Son sensores que efectúan una conmutación electrónica mediante la presencia
de un campo magnético externo, próximo y dentro del área sensible. Estos
sensores pueden ser sensibles a los polos del imán, o solamente a un polo.
Figura 2.27 Sensor Magnético
35
2.15 Arduino
Arduino es una plataforma abierta que facilita la programación de un
microcontrolador. Los microcontroladores nos rodean en nuestra vida diaria, usan
los sensores para escuchar el mundo físico y los actuadores para interactuar con
el mundo físico.
Los microcontroladores leen de los sensores y escriben sobre los actuadores.
(Figura 2.28)
Figura 2.28 Estructura Entorno Arduino.
El hardware de Arduino consiste en una placa con un microcontrolador
generalmente Atmel AVR con puertos de comunicación y puertos de
entrada/salida. Los microcontroladores más usados en las plataformas Arduino
son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez, pero se
está ampliando a microcontroladores Atmel con arquitectura ARM de 32 bits y
también a microcontroladores de Intel.
36
2.16 Tipos de Arduino
A medida que se avanza en el dominio de la programación es necesario ajustarse
a los requerimientos de procesamiento y capacidad de la placa. Tal cual es la
necesidad, que el arduino tiene varias opciones que facilitan la aplicación de esta
herramienta para los diversos proyectos dependiendo de la estructura del mismo.
2.16.1 Características Arduino UNO
Figura 2.29 Placa de Desarrollo Arduino UNO
Microcontrolador: ATmega328
Voltaje de funcionamiento: 5 V
Pines I/O digitales: 14 (de los cuales 6 proveen salida PWM)
Pines de entradas análogas: 6
Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA
Corriente DC en el pin de 3.3 V: 50 mA
Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 0.5 KB son utilizados por el
bootloader
SRAM: 2 KB (ATmega328)
EEPROM: 1 KB (ATmega328)
Velocidad de reloj: 16 MHz
2.16.2 Características Arduino MEGA ADK
37
Figura 2.30 Placa de Desarrollo Arduino MEGA ADK
Microcontrolador: ATmega2560
Voltaje de funcionamiento: 5 V
Pines I/O digitales: 54 (de los cuales 15 proveen salida PWM)
Pines de entradas análogas: 16
Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA
Corriente DC en el pin de 3.3 V: 50 mA
Memoria Flash: 256 KB de los cuales 8 KB son utilizados por el bootloader
SRAM: 8 KB
EEPROM: 4 KB
Velocidad de reloj: 16 MHz
2.16.3 Características Arduino NANO
38
Figura 2.31 Placa de Desarrollo Arduino NANO
Microcontrolador: ATmega168
Voltaje de funcionamiento: 5 V
Pines I/O digitales: 14 (de los cuales 6 proveen salida PWM)
Pines de entradas análogas: 8
Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA
Memoria Flash: 16 KB de los cuales 2 KB son utilizados por el bootloader
SRAM: 1 KB
EEPROM: 512 bytes
Velocidad de reloj: 16 MHz
2.17 Relevadores
39
Los relevadores sirven para activar un circuito que tiene un consumo considerable
de electricidad mediante un circuito de pequeña potencia -de 12 o 24 voltios- que
imanta la bobina. Supongamos que queremos motorizar una puerta de un garaje
o de la entrada de una finca. Para ello necesitaremos un mando a distancia que
consigue activar a través de un receptor esa pequeña carga de potencia que pone
en marcha el funcionamiento del relé: la bobina se imantará y cerrará el circuito
eléctrico que alimenta el motor que sirve para abrir la puerta. También lo
podremos utilizar para encender máquinas y motores, sistemas de alumbrado,
etc.
En ocasiones, nos encontramos con circuitos de alumbrado que necesitan una
gran potencia para su funcionamiento. Al activarlos y desactivarlos
indirectamente, mediante el empleo de relevadores que funcionan con poca
potencia, prevenimos posibles riesgos y accidentes.
En automoción, los relevadores también son muy utilizados para activar
ventiladores, limpiaparabrisas, bocinas, elevalunas, etc. El relevador de
intermitentes permite que la luz parpadee al activarla y que emita el sonido
característico cuando está encendido.
2.18 Tipos de Relevadores
40
Existen diferentes tipos de relés:
2.18.1 Relevadores electromecánicos
Estos relevadores tienen variantes según el mecanismo de activación. Pueden ser
de tipo armadura, de núcleo móvil, reed o de lengüeta, relevadores polarizados o
relevadores tripolares.
Figura 2.32 Relevador Electromecánico
2.18.2 Relevadores de estado sólido
Son utilizados en situaciones donde hay un uso continúo de los contactos del relé
y se precisa una mayor velocidad en la conmutación.
Figura 2.33 Relevador de estado sólido
2.18.3 Relevadores con temporizador o de acción retardada.
41
Con estos relevadores se consigue que la conexión o la desconexión se haga
pasado un tiempo determinado.
Figura 2.34 Relevador con temporizador o de acción retardada.
2.18.4 Relevadores térmicos
Se utilizan para proteger los motores de las sobrecargas. Tienen unas láminas
metálicas en su interior que se deforman más o menos según el calor. Si llegan a
un punto de deformación determinado porque ha aumentado el calor del motor,
abren el circuito y no dejan pasar la corriente.
Figura 2.35 Relevador térmico
42
2.18.5 Relevadores de Arduino.
Con una placa de Arduino podemos controlar un relevador. Solo tenemos que
conectar al relé a uno de los pines de 5 voltios que tiene esta placa. Programando
la placa podemos obtener resultados interesantes para controlar encendidos de
iluminación y motores.
Figura 2.35 Relevador de arduino.
CAPITULO 3 – DESARROLLO
43
3.1 Metodología del diseño
Figura 3.1 Diagrama de flujo de la metodología de diseño
44
3.2 Descripcióndelmétodo
1.- Conocer Equipo
En esta etapa se enfoca en definir, valorar y explorar las diferentes
partes del equipo de secado así como también las fallas que este
presenta en el momento.
2.- Definir
Se definen las áreas de oportunidad para mejora del equipo y se
generan diferentes propuestas para satisfacer la problemática.
3.- Diseñar
Se diseña un circuito el cual permita el control del secador de manos
utilizando simuladores de circuitos y diseño asistido por
computadora.
4.- Prototipo
Se ensambla el circuito propuesto en una tarjeta perforada y se
conecta al equipo de secado y se verifica su funcionamiento.
5.- Ensamble
Con el prototipo propuesto se procede a ensamblar los
componentes en una tarjeta fenólica para su posterior adaptación
dentro del equipo de secado de manos.
45
3.3 Diseño conceptual
Diagrama de bloques (Etapa de Control)
La primera se encuentra el sensor de proximidad para activar automáticamente el
secador, detecta la presencia de un objeto mediante la reflexión que produce en
la luz. El uso de luz infrarroja (IR) es simplemente para que esta no sea visible
para los humanos.
Constitutivamente son sensores sencillos. Se dispone de un LED emisor de luz
infrarroja y de un fotodiodo (tipo BPV10NFo similar) que recibe la luz reflejada por
un posible obstáculo.
Este tipo de sensores actúan a distancias cortas, típicamente de 5 a 20mm.
Además la cantidad de luz infrarroja recibida depende del color, material, forma y
posición del obstáculo, por lo que no disponen de una precisión suficiente para
proporcionar una estimación de la distancia al obstáculo.
La segunda etapa es el microcontrolador es el arduino con este micro controlador
que declaramos con los pines digitales de E/S primero declaramos pin de entrada
con el sensor con el pin 4 y el control de potencia declaramos con el pin 5.
La tercera etapa representa el control de potencia es donde va controlar el motor
y la resistencia eléctrica de secador le pusimos con un relevador y el transistor es
donde va accionar con el motor de CA y resistencia de secador. La resistencia
eléctrica de secador de manos está formada por un hilo de aleación de níquel y
cromo enrollado en forma de espiral.
46
Cuando se conecta a la corriente eléctrica se calienta y genera calor. Luego el
motor hace girar el rodete y este desprende un chorro de aire que sale del secador.
Este artefacto funciona de la misma manera que una estufa, expulsando aire
caliente a las manos de quien lo activa.
3.4 Diseño detallado
Diagrama esquemático del secador de manos (Figura 3.2)
47
Figura 3.2 Diagrama esquemático del secador de manos utilizando Proteus.
La primera etapa es leer el sensor para leer el pin de entrada digital Una vez que
tenemos montado y funcionando correctamente nuestro montaje sólo con el
sensor, vamos a hacer el siguiente paso natural que será encender y apagar un
led en función de si pulsamos un sensor o no.
La segunda etapa la condición If sensor =1 cual usamos la instrucción If. Caso el
sensor sea alto, ejecutaremos la función, entonces se debe tomar otra decisión.
Si es encender el motor y la resistencia de secador o caso el sensor sea bajo,
será ejecutada, no es apagar el motor y la resistencia de secador. Así, leyendo
una entrada digital, podemos controlar salidas (actuadores) o ejecutar algún otro
código.
Código
48
Figura 3.3 Código de arduino del proyecto secador de manos
Explicación de código
El código de arduino (Figura 3.3) de secador muestra los pines que corresponde
en el diagrama luego se muestra la función void setup () se trata la función solo
se ejecutará una vez, después de cada encendido o reinicio de la placa Arduino
primero declaramos la sintaxis de la comunicación serial que es Serial begin
(9600); pasa el valor 9600 al parámetro de velocidad. Esto le dice al Arduino que
se prepare para intercambiar mensajes con el Monitor Serial a una velocidad de
datos de 9600 bits por segundo.
49
Eso es 9600 unos o ceros binarios por segundo, y comúnmente se llama velocidad
en baudios luego después la funcion pinMode el pinMode permite configurar a
cada pin, de forma individual, como entrada o como salida declaramos como el
pin 4 de entrada que se el sensor y el pin 5 de salida es el relay y el transistor y
agregamos con la funcion void loop() bucles! Aquí es donde se ejecuta la mayor
parte de su boceto de Arduino.
El programa comienza directamente después del corchete de apertura (}), se
ejecuta hasta que ve el corchete de cierre (}), vuelve a saltar a la primera línea del
bucle () y comienza de nuevo. Lo declaramos con el int es el entero que declara
como una variable que pusimos Sensorval para leer el sensor como una entrada
el digital Read(pin) Lee el valor de un pin digital especificado, ya sea ALTO o
BAJO pin: el número de pin de Arduino que desea leer luego le imprime la
comunicación serial para mostrar el estado de sensor que sería el Serial. Print
(Serialval).
Y pusimos la condicion de la sentencia IF que el sensor activa el estado bajo si la
condicion de sensor es alto entonces la salida se apaga el motor y la resistencia,
a lo contrario tiene un retardo de 18 segundos se activa el motor y la resistencia
de secador.
50
3.5 Integración delsistema.
Para poder hacer la integración del sistema del secador de manos es necesario
pasar de nuestra etapa de prototipo a una tarjeta de circuito impreso. Para esto
se requiere poder pasar de nuestro circuito electrónico a otro programa para el
enrutado manual.
El programa que se utilizo es el de PCB Wizard. Debido a que no teníamos
definidos en nuestra librería se utilizó un archivo Gerber (Figura 3.4) para
dimensionar las medidas del arduino nano (Distancia orificio – orificio, pad
dimension, diámetro del orificio).
Figura 3.4 Archivo Gerber del arduino Nano.
51
A continuación se muestra el enrutado manual del prototipo (Figura 3.5) y el
preview de nuestro prototipo en el mundo real (Figura 3.6).
Figura 3.5 Enrutado manual del prototipo a diseñar
Figura 3.6 Preview del prototipo en el mundo real.
52
Al tener el diseño del circuito impreso necesitaremos los materiales los cuales
serán colocados sobre la tarjeta. En este caso serán los marcados en el siguiente
billete de materiales:
Billete de Materiales
Descripción Cantidad
Precio
M.N.
Observaciones
ArduinoNano 1 96
TransistorNPN BC547B 1 10
Relevador5V 1 10
Conectoresde conexiónrapida 1 30
Sensorde proximidadE18-D50nk 1 134
Fusible Térmicode 135° 250VA @2A 1 15
Fuente de alimentación5V 4A 1 250
Papel Couche 130gramos 1 88
CloruroFerrico220ml 1 34
Acetona 1 25
ImpresoraLaser 1 NA
Sincosto.Se tiene la herramientaDremel 1 NA
Juegode Brocas de 0.8 mm y 0.6mm 1 NA
Placa FenolicaCobre PCB10x15mm 1 32
Total $724
53
El primer paso será imprimir el ArtWork de nuestra tarjeta a una hoja de papel
Couche (Figura 3.7) para posteriormente utilizar la técnica del planchado para
poder construir nuestra tarjeta.
Figura 3.7 Circuito impreso y tarjeta fenólica 10x15 mm
Al planchar nuestra tarjeta la tinta de impresión se quedara en la tarjeta
permitiendo ahora que podamos verter el cloruro férrico sobre la tarjeta, este
trabajará en las zonas sin tinta, creando conexiones entre los componentes.
54
Al tener las pistas creadas solo nos faltará perforar los orificios utilizando nuestro
Dremel de banco (Figura 3.8)
Figura 3.8 Perforación de orificios de inserción en nuestra tarjeta de circuito impreso
55
Al tener nuestra tarje ya perforada procederemos a montar y soldar los
componentes de menor a mayor tamaño (Figura 3.9)
Figura 3.9 Colocación de componentes sobre la tarjeta de circuito impreso.
56
Al tener nuestra tarjeta lista. Empezaremos adaptando el interior de nuestro
secador de manos. Para colocar los 2 dispositivos nuevos que estaremos
utilizando. (Fuente de CD y la tarjeta de control.)
Para eso necesitaremos diseñar una base donde la tarjeta de control pueda
asentarse (Figura 3.10) sin afectar la inserción del motor y resistencia. La tarjeta
podrá ser insertada de manera lateral y ser sujeta por 4 tornillos.
Figura 3.10 Diseño de base para tarjeta de control utilizando diseño asistido por computadora.
57
Utilizando una impresora 3D se logra adaptar la tarjeta a la base (Figura 3.11)
Figura 3.11 Tarjeta de control montada en la base de soporte
La siguiente parte se adaptará la base y la fuente de alimentación al soporte de
nuestro secador de manos (Figura 3.12)
Figura 3.12 Se perforan orificios de la base de nuestro secador para fijar los componentes
necesarios.
58
Se adapta espaciadores para poder fijar los dispositivos con tornillería (Figura
3.13)
Figura 3.13 Se adaptan espaciadores para la inserción de fuente de alimentación.
59
Se logra adaptar la fuente de alimentación y la base de soporte de nuestra tarjeta
de control (Figura 3.14)
Figura 3.14 Componentes fuentes de alimentación y base de soporte fijados a nuestro secador.
Ahora que las partes principales pueden ser fijadas a nuestro secador,
necesitamos adaptar el sensor de proximidad a la base de nuestro secador. Se
optó por utilizar otro sensor sustituto al original debido al fallo continuo que esta
tenía con el original (Figura 3.15)
60
Figura 3.15 Medición de sensor de proximidad para su inserción en la base de salida de aire.
Al momento de insertarlo offline (Figura 3.16), es fijado de una manera consistente
gracias a las rosca. Sin embargo al momento de montarlo nos da problema debido
a dimensiones del sensor (Figura 3.17).
Figura 3.16 Sensor insertado de manera offline en la salida de aire.
61
Figura 3.17 Sensor no puede ser insertado de mano online debido a la oreja que tiene en la salida
de aire.
Por tal motivo decidimos hacer una pequeña modificación para que pudiera ser
insertado correctamente (Figura 3.18).
Figura 3.18 Sensor insertado de manera online en el dispositivo.
62
Capítulo 4 – Resultados Obtenidos
4.1 Resultados Obtenidos
Hasta el momento se ha logrado poner en marcha 2(Figura 4.1.1) de los
secadores que estaban con malfuncionamiento en el Instituto Tecnológico de
Matamoros.
Figura 4.1 Secador de manos trabajando de manera funcional.
63
Además se han podido recuperar algunas de las partes esenciales de los
secadores tales como son los motores debido a que presentaban algunas fallas
que impedían el funcionamiento de estos mismos (Eléctrica y mecánicamente),
brindándoles un segundo periodo de vida (Figura 4.2).
Figura 4.2 Motor de secador reparado. Se encontraron fusibles térmicos del motor inutilizables.
64
Capítulo 5 - Conclusiones
5.1 Conclusiones
Mediante el transcurso del rediseño y la puesta en marcha de los secadores de
manos, no hemos dado cuenta del proceso de funcionamiento del sistema, así
como también de las áreas de oportunidad de estos sistemas de secado.
Una de las áreas de oportunidad es el dispositivo opto electrónico el cual controla
el accionamiento del motor y la resistencia dentro del secador, este dispositivo es
frágil por lo cual los hemos reemplazado por el sensor de proximidad E18-d50nk,
el cual brinda un mejor funcionamiento en tiempo de respuesta y el cual es
utilizado en la industria de la automatización.
Sin embargo hemos tenido la necesidad de adaptar este dispositivo debido a las
dimensiones comparado con el dispositivo original.
Otro punto importante fue el cambio de rectificación de voltaje, la tarjeta original
tenía una parte la cual rectificaba la corriente alterna, sin embargo esto puede ser
riesgoso porque no existe ningún tipo de aislamiento en caso de daño. Tal es el
caso que recurrimos a una fuente conmutada para aislar este tipo de situación,
además de utilizarla como la base para nuestro sistema de control.
Además hemos aprendidos a que no solo necesitamos conocimientos
electrónicos para poder restaurar estos dispositivos sino que también es un
obligación el poder entender de manera mecánica el funcionamiento de estos
dispositivos para poder hacer un diagnóstico preciso. Tal fue el caso de diferentes
fallas en la parte mecánica de los motores.
Utilizamos diferentes tipos de tecnología y más aún importante desarrollamos
habilidades en la creación y diseño de librerías para nuestros prototipos en tarjetas
de circuito impreso mediante diferentes archivos Gerber que nos permitían de una
manera más precisa el diseño de nuestro proyecto.
65
Algunas de las recomendaciones que sugerimos para este proyecto es la
realización de un plan de mantenimiento preventivo.
Donde se asignen los siguientes puntos a verificar
1.- Condición de motor.
Es importante verificar todas las partes rotativas del motor, verificar si existe algún
tipo de objeto que se ha vencido y que puede provocar fricción y afectar el óptimo
funcionamiento del mismo.
Realizar lubricación (grasa de alta velocidad) de manera bimestral, esto debido a
que las grasas convencionales no pueden funcionar eficazmente a altas
velocidades. Con la velocidad los ensambles se calientan, y pueden expulsar una
grasa estándar y finalmente se produce la rotura del material.
Aspirado. Se debe realizar el aspirado para mantener las óptimas condiciones del
dispositivo. Se puede utilizar brochas para hacerlo, sin embargo esta no puede
limpiar totalmente debido a que puede dejar residuos, además de levantar el polvo
y los ácaros que contiene, mientras que la aspiradora absorbe y evita el contacto
directo con el polvo, ayudando a evitar la disminución de alergias y males
respiratorios.
2.- Condición del Sensor de proximidad
Realizar inspección de la condición del sensor de proximidad, verificando la
respuesta que ofrece.
Verificar que no se encuentre rayado y donde pueda afectar el uso diario del
mismo.
3.- Relevador
Realizar inspecciones de la condición del relevador, verificando la respuesta que
ofrece debido a su construcción mecánica interna.
66
Capítulo 6 – Competencias Desarrolladas
6.1 Competencias desarrolladas
En el transcurso de este reporte técnico de residencias se ha demostrado los
conocimiento de diseñar, analizar y construir sistemas electrónicos para la
solución de problemas en el entorno profesional permitiendo poder diseñar y
construir una tarjeta de control para los sistemas de secados de manos del
Instituto Tecnologico de Matamoros.
También se ha diseñado, creado y transferido tecnología aplicando métodos y
procedimiento de Ingeniería para el desarrollo del prototipo, tales como el uso
de software de simulación y el del diseño asistido por computadora para poder
satisfacer las necesidades de nuestro entorno(secador).
Se han utilizado lenguajes de programación de microcontroladores
permitiendo el uso de sistemas digitales para su aplicación en este proyecto.
Además de organizar, dirigir y controlar las actividades de actualización
operación y mantenimiento en estos equipos de secados de manos.
Con lo cual podemos concluir que se han desarrollado y satisfecho algunas de
las diversas competencias de perfil de egreso de Ingeniería Electrónica.
67
Fuentes de Información
Links
JOFEL de México. (s. f.). JOFEL de México. Recuperado 19 de marzo de 2020, de
https://www.jofel.com.mx/
Gustamar Secadores de manos. (s. f.). Gustamar. Recuperado 19 de marzo de 2020, de
https://www.gustamar.com.mx/secadores-de-manos/
uLINE. (s. f.). uLine. Recuperado 19 de marzo de 2020, de https://uline.mx/
Resistencias Industriales. (s. f.). Technoinjectiontools. Recuperado 27 de abril de 2020,
de https://www.technoinjectiontools.com/resistencias-industriales/
Libros
Artero, O. T. (2013). Arduino curso práctico de formación (Vol. 1). Alfaomega Grupo
Editor.
Geier, M. J. (2015). How to Diagnose and Fix Everything Electronic, Second Edition (2nd
Revised ed. ed., Vol. 2). McGraw-Hill Education Tab.
Kurniawan, A. (2021). Iot Projectswith Arduino Nano 33 Ble Sense: Step-By-Step Projects
for Beginners (3.a ed., Vol. 3). Apress.
Vv.Aa. (2013). La curación de las heridas en medio ambiente húmedo (Spanish Edition)
(2.a ed., Vol. 2). Gerüst Creaciones S.L.
68
Datasheet:
BC547B Datasheet (PDF) - ON Semiconductor. (1988, 1 enero). alldatasheet.
https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/11556/ONSEMI/BC547B.html
Sensor de proximidad E18-D50nk. (2010, 20 octubre).
https://naylampmechatronics.com/sensores-proximidad/236-sensor-de-proximidad-
fotoelectrico-infrarrojo-e18-d80nk.html. https://naylampmechatronics.com
Arduino Nano Datasheet. (2008, 26 junio). [Hoja de datos]. Datasheet arduino Nano.
https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNanoManual23.pdf
Fuente Conmutada 5v 4A. (2020, 8 enero). [Especificaciones]. Fuente Conmutada 5V 4A.
https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-781387231-fuente-de-alimentacion-
conmutada-5v-4a-electronica-
_JM?quantity=3&fbclid=IwAR2a1jcpWhOXqd2H2XXXfIj8UuIwfGWzPDVWOBduFR
vsxXNqk7-64tz0w-w
Secador Electrico de Manos Sensor. (2016, 1 enero). [Hoja de datos]. Secador de manos -
Datasheet. https://infraestructura.unison.mx/wp-
content/uploads/2018/04/SECADOR_ELECTRICO_DE_MANOS_CON_SENSOR.pdf
Manual de Instalación Xlerator. (2018, 1 julio). [Manual de Instalación]. Manual de
instalación de secador Xlerator. https://www.exceldryer.com/wp-
content/uploads/pdf/XLERATOR-XLERATORecoManualSpanish.pdf
69
Hoja de Datos - Secador de Manos Futura. (2017, 2 febrero). [Hoja de datos].
https://hygolet.com.mx/publico/archivos/productos/AA14126.pdf.
https://hygolet.com.mx/publico/archivos/productos/AA14126.pdf
70
ANEXO
Anexo 1 - Glosario
Motor Monofásico Síncrono
un motor que se basa en el acoplamiento de campos magnéticos que giran al
unísono. Para que se produzca este acoplamiento, el rotor tiene unas bobinas
unidas a un colector formado por delgas, en serie con las bobinas del inductor.
Resistencia térmica
La resistencia térmica de un material representa la capacidad del material de
oponerse al flujo de temperatura. En el caso de materiales homogéneos es la
razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; en materiales no
homogéneos la resistencia es el inverso de la conductancia térmica.
Sensor de proximidad
Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se
encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de
proximidad según el principio físico que utilizan.
Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las
órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales
que cumplen una tarea específica.
71
Relevadores
El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina
y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten
abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Fusibles térmicos
Fusible térmico diseñado para proteger aparatos electrodomésticos y equipos
eléctricos industriales del fuego. Un corto ocurre y el circuito eléctrico se abre
cuando la temperatura ambiente se incrementa a un nivel anormal. Básicamente,
entonces, un fusible fundido es el resultado de un aumento en la corriente.
72
Anexo 2 - Diagramas, Esquemas.
Figura 1 – Características Eléctricas de Secador de Manos
Figura 2 – Dimensiones de Secador de Manos
73
Figura 3 – Diagrama y lista de ensamble de secador de manos por fabricante.

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  • 1. 1 DEPARTAMENTO DE INGENERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA INFORME TÉCNICO DE RESIDENCIAS PROFESIONALES TITULO DEL PROYECTO Actualización y puesta en marcha de los sistemas de control y potencia de un secador de manos automático marca JOFEL No de control Nombre Carrera 15260144 Santiago Pablo Alberto Ing. Electrónica 14260085 Roberto de Jesús Toledo Hdz Ing. Electrónica ASESORES: INTERNO: MC Jorge Alejandro Gallegos de la Cruz EXTERNO: MAI Alan León González Almaguer EMPRESA: Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Matamoros H. Matamoros, Tamaulipas, México Septiembre del 2020
  • 2. 2 AGRADECIMIENTOS Una de las grandes virtudes que te hace sentir satisfactoriamente agradecido con sí mismo y las personas que te rodean es el concluir tus estudios, una etapa que en transcurso de tu adolescencia va viviendo día a día. Hoy se concluye la etapa de mi carrera profesional la cual nunca dejare de estar agradecido de mis padres, por todo el apoyo, el cariño y amor que me han dado, por saber enfrentar los problemas sin dejarme de la mano y dando la vida por mí, mil gracias por ser unas maravillosas personas. Todo mi esfuerzo y logros van dedicados a ustedes y sé que con esto les dejo una gran recompensa, una gran satisfacción personal. A mi familia que siempre ha estado conmigo en cualquier momento y siempre me han demostrado su aprecio, por apoyarme en todos mis momentos de mi carrera y de mi vida. Por darme todo su apoyo incondicional, que me ha demostrado que a pesar de los momentos difíciles y problemas que nos enfrentamos, siempre hay alguien que nunca te dejara y con quien puedes contar en cualquier momento. Ha sabido demostrarme su amor y su apoyo en cualquier momento y de una mejor manera cuando más lo necesitaba. A mis amigos con los cuales tuve muchas anécdotas y pase muchos momentos divertidos y estresados, por haberme enseñado muchas cosas nuevas y compartir todos los momentos a lo largo de mi carrera. Siempre estaré agradecido incondicionalmente con todas las personas que me apoyaron y los cuales me dan fortaleza para seguir con mi vida como un profesional y ejercer lo aprendido en todo momento.  Santiago Pablo Alberto.
  • 3. 3 Me gustaría agradecer a todas las personas que me apoyaron en el transcurso de esta odisea dentro de mi estancia en el Instituto Tecnológico de Matamoros. A mis profesores de carrera y asesores Ing. Jorge Alejandro Gallegos de la Cruz e Ing. Alan de León González, por la confianza y la infinita paciencia durante este periodo de residencias estaré eternamente agradecido por todas sus enseñanzas y lecciones de vida que me otorgaron. A mis amigos y compañeros los cuales siempre existió buena comunicación y una gran convivencia. A mis padres y hermanos que me enseñaron que se puede cometer errores pero que al siguiente día el sol vuelve a salir. Por todas y cada una de las personas que interactuaron en actividades y proyectos dentro del periodo estudiantil. Gracias.  Roberto De Jesús Toledo Hernández
  • 4. 4 RESUMEN El desarrollo de este trabajo tiene la finalidad de la actualización y puesta en marcha de los sistemas de control y potencia de secadores de manos automáticos marca JOFEL que se encuentran en diferentes puntos estratégicos dentro del Instituto Tecnológico de Matamoros. Además de brindar información a las personas relacionadas sobre los fundamentos de estos y pruebas que deben hacerse a los equipos electromecánicos para su buen funcionamiento. Los sistemas eléctricos y mecánicos para su buen funcionamiento dependen en gran parte de los mantenimientos preventivos y correctivos así como la aplicación apropiada de las protecciones eléctricas que garanticen un buen funcionamiento confiable y seguro. Las empresas actualmente consideran que el desarrollar un mantenimiento a sus equipos es un aspecto indispensable, es por eso que se encargan de estar actualizados y de desempeñar programas de mantenimiento rutinarios en las áreas que lo necesiten para alargar la vida útil de los equipos.
  • 5. 5 INDICE Portada 1 Agradecimiento 2 Resumen 4 Índice 5 Introducción 8 Capítulo 1 – Generalidades del Proyecto 1.1 Antecedentes y estado del arte 9 1.2 Descripción de la empresa u organización y del puesto de trabajo 10 del estudiante 1.3 Problemática a resolver 10 1.4 Objetivos (Generales y específicos) 11 1.5 Justificación 12 Capítulo 2 – Marco Teórico 2.1 Lavado de Manos 13 2.2 Secado de Manos 14 2.3 Tipos de secados de manos 14 2.4 Secadores de manos eléctricos 15 2.5 Ventajas de secadores de manos eléctricos 15 2.6 Criterios ecológicos a considerar de secadores de manos eléctricos 16 2.7 Estructura interna del secador de manos eléctrico 18 2.8 Ventiladores 19 2.9 Clasificación de ventiladores 19 2.9.1 Ventiladores con envolvente 20 2.9.2 Ventiladores murales 20 2.9.3 Ventiladores de chorro 21 2.9.4 Ventiladores Centrífugos 21 2.9.5 Ventiladores de Baja Presión 22 2.9.6 Ventiladores de Mediana Presión 22
  • 6. 6 2.9.7 Ventiladores de Alta Presión 23 2.10 Zonas de funcionamiento de ventiladores 23 2.11 Resistencia Eléctrica 26 2.12 Tipos de resistencias eléctricas 26 2.12.1 Resistencias de Inmersión 26 2.12.2 Resistencias para calentamiento de aire y cable 27 2.12.3 Resistencia banda cerámica 28 2.12.4 Resistencia banda mica 28 2.12.5 Resistencia tipo tira mica y tira pasta 29 2.12.6 Resistencia tubular 30 2.13 Sensores de Proximidad 30 2.14 Tipos de Sensores de Proximidad 30 2.14.1 Sensor Inductivo 31 2.14.2 Sensor Capacitivo 31 2.14.3 Sensor Óptico 32 2.14.4 Sensor de Final de Carrera 32 2.14.5 Sensor Fotoeléctrico 33 2.14.6 Sensor Ultrasónico 34 2.14.7 Sensor Magnético 34 2.15 Arduino 35 2.16 Tipos de Arduino 36 2.16.1 Características Arduino UNO 36 2.16.2 Características Arduino MEGA ADK 37 2.16.3 Características NANO 38 2.17 Relevadores 39 2.18 Tipos de Relevadores 40 2.18.1 Relevadores electromecánicos 40 2.18.2 Relevadores de estado sólido 40 2.18.3 Relevadores con temporizador o de acción retardada 41 2.18.4 Relevadores Térmicos 41 2.18.5 Relevadores de arduino 42
  • 7. 7 Capítulo 3 - Desarrollo 3.1 Metodología del diseño 43 3.2 Descripción del método 44 3.3 Diseño conceptual 45 3.4 Diseño detallado 47 3.5 Integración del sistema 50 Capítulo 4 – Resultados Obtenidos 4.1 Resultados obtenidos 62 Capítulo 5 - Conclusiones 5.1 Conclusiones y recomendaciones 64 Capítulo 6 – Competencias Desarrollas 6.1 Competencias Desarrolladas 66 Fuentes de información 67 Anexos Anexo 1 – Glosario 70 Anexo 2 – Diagramas y esquemas 72 Figura 1 72 Figura 2 72 Figura 3 73
  • 8. 8 INTRODUCCION El desarrollo de actividades que las universidades inculcan en los alumnos, mayor eficiencia en sus habilidades para trabajar y realizar tareas de cualquier tipo. Le proporciona las herramientas necesarias para estar más preparado. Además, sin olvidar que contribuye al trabajo en equipo, que es algo muy importante a la hora de estar en una situación de trabajo laboral. Por ello, el siguiente archivo pretende exponer los resultados obtenidos a través de la actividad llamada “Residencia Profesional”, con el proyecto “Actualización y puesta en marcha de los sistemas de control y potencia de un secador de manos automático marca JOFEL´´. Con el objetivo de analizar si nosotros (estudiante) hemos sido capaces de lograr todas las metas propuestas. Así pues, se estarán mostrando y explicando cada uno de los puntos más importantes que dicho informe deberá llevar. Dónde se realizó el trabajo, es decir explicar al área de trabajo que se utilizó para llevar a cabo las labores. También cuáles fueron los objetivos manejados para desarrollar las actividades más importantes dentro del mismo. Los métodos utilizados y los resultados correspondientes arrojados por las tareas efectuadas. Y explicar las conclusiones a las que se llegaron a través de esta labor. Todo esto para proporcionar evidencia que esclarezca y corrobore de una manera eficaz y sólida todo lo que el joven alumno (nosotros), fue capaz de manifestar en su estadía de residencia profesional.
  • 9. 9 Capítulo 1 – Generalidades del proyecto 1.1 Antecedentes La mayor parte de los equipos de hoy y siempre, ya sea eléctrico o mecánico sufren en algún momento algún malfuncionamiento, esto puede ser debido a que el periodo de vida de alguno de sus componentes ha llegado al final de su ciclo. La falta de mantenimiento preventivo y el uso inadecuado de diversos equipos es un punto clave que evita una larga duración de cualquier dispositivo Algunos son los factores por lo cual las personas han buscado la manera de volver a utilizar sus mismos dispositivos. Ya sea factores económicos, ambientales, de aprendizaje, la preservación de tecnología. En el Tecnológico de Matamoros se tenían instalados alrededor de 10 secadores de marcos automáticos marca JOFEL en los sanitarios ubicados en distintos edificios del campus, sin embargo, dichos aparatos empezaron a mal funcionar dejándolos inutilizables. En algunas ocasiones estos aparatos pueden estar tan dañados que cualquier intento de reparación sería inútil o el costo y el tiempo invertido serían contundentes. Por suerte, en nuestra área de aplicación aquellas partes que no llegaron a ser afectadas por el siniestro pueden ser fácilmente recicladas para cualquier otro proyecto. Tal es el caso de capacitores, transistores, conectores, motores y otros componentes que son esenciales, por lo que se optara por un rediseño del circuito de control y el reemplazo de algunos de sus componentes.
  • 10. 10 1.2 Descripción de la empresa u organización y delpuesto o área del trabajo el estudiante El Instituto Tecnológico de Matamoros es una institución de Educación superior impulsora del desarrollo social, científico y tecnológico dedicada a formar profesionales con vocación para el trabajo, ética, creatividad y cuidado del medio ambiente, a través de la óptima administración y aplicación de los recursos, mediante el ejercicio pleno de la docencia, la investigación, la extensión y la vinculación. Los estudiantes llevarán a cabo de manera local la puesta en marcha de los diferentes secadores de manos marca JOFEL dentro de las instalaciones del Laboratorio de Ingenieria Electrica y Electrónica del Instituto Tecnologico de Matamoros. 1.3 Planteamiento del problema En el Tecnológico de Matamoros se tenían instalados alrededor de 10 secadores de marcos automáticos marca JOFEL en los sanitarios ubicados en distintos edificios del campus, sin embargo, dichos aparatos empezaron a presentar diferentes fallas (no encendían, presentaban funcionamiento continuo sin interrupción, falta de sensado, etc.). Ante esta situación el departamento de mantenimiento del Tecnológico decidió quitarlos de operación y se solicitó al departamento de Eléctrica y Electrónica su revisión y diagnóstico. En el proceso de revisión y diagnóstico de los secadores de manos se llegó a la conclusión de que es necesario un rediseño del sistema de control y un análisis del funcionamiento del sistema de potencia empleado en estos secadores, así mismo, se requiere una evaluación del sensor utilizado en este tipo de aparatos para que, de ser necesario, sustituirlo por uno más adecuado y que presente fallos.
  • 11. 11 1.4 Objetivos GENERAL: Actualizar y poner en marcha los sistemas de control y potencia de un secador de manos automático marca JOFEL. ESPECÍFICOS: Analizar y evaluar el sistema de control existente en el secador de manos. Analizar y evaluar el sistema de potencia, motor y medio de calentamiento contenido en el secador de manos. Determinar las tecnologías y topologías a utilizar en la actualización y puesta en marcha de los sistemas de control y potencia del secador de manos.
  • 12. 12 1.5 Justificación La realización de este proyecto tendrá un impacto económico, pues si se logra rediseñar los sistemas de control y potencia con tecnología electrónica existente y de bajo costo, se podrían poner en operación al menos tres aparatos para evaluar su funcionamiento, si éste resultara satisfactorio el sistema rediseñado se podría replicar en los demás secadores para su posterior instalación. En cuanto a los atributos de egreso del Ingeniero Electrónico con la realización de este proyecto se terminarán de desarrollar en el egresado los siguientes: Diseña, analiza y construye equipos y/o sistemas electrónicos para la solución de problemas en el entorno profesional, aplicando normas técnicas y estándares nacionales e internacionales. Los estudiantes diseñarán un sistema electrónico que resolverá un problema o necesidad previamente detectada, para ello utilizarán técnicas y estándares establecidos. Selecciona y opera equipo de medición y prueba para diagnóstico y análisis de parámetros eléctricos. Los estudiantes utilizarán equipo de medición apropiado para el análisis y evaluación de los sistemas de control y potencia de los secadores de manos.
  • 13. 13 Capítulo 2 – MarcoTeórico 2.1 Lavado de Manos Lavarse las manos es una medida de higiene que ayuda a reducir la cantidad de gérmenes y bacterias que se impregnan en nuestra piel por el uso y contacto constante con diferentes superficies. La acumulación de suciedad puede convertirse en un foco de infección que afecte nuestra salud. Por esta razón, durante muchas décadas los programas de salud han implementado la enseñanza de un correcto lavado de manos que destaca la importancia del lavado antes de preparar alimentos y antes y después de ir al baño. Las recomendaciones de uso de un jabón especial aplicado a la palma, dorso, yemas y pliegues entre dedos secos (Figura 2.1) para después humedecer con agua y tallar hasta formar una espuma que ayude a eliminar la suciedad y gérmenes imperceptibles a nuestra vista son las más populares sin embargo, estas instrucciones de higiene muchas veces pasan por alto la importancia del secado. Figura 2.1 Aplicación de lavado de manos recomendado con jabón especial.
  • 14. 14 2.2 Secado de Manos El secado eficaz de las manos es una parte esencial del proceso de higiene de las manos. Por lo tanto, el secado adecuado de las manos después del lavado debe ser una parte integral del proceso de higiene de manos en el cuidado de la salud. A pesar de esto es bastante común que los espacios públicos no cuenten con las condiciones necesarias para hacer posible el secado de manos. Por ejemplo en baños públicos de oficinas y comercios regularmente encontramos los dispensadores de toallas para manos vacíos lo que nos obliga a buscar medios alternativos para eliminar el exceso de agua en nuestra piel, como sacudirlas o secarlas en nuestra ropa, lo que deja nuestras manos parcialmente húmedas y en esos casos el proceso de lavado no habrá servido de mucho. 2.3 Tipos de secadores de manos Actualmente en el mercado se encuentran disponibles secadores de manos de diferentes estilos, dimensiones y capacidades. Entre los que podemos encontrar se encuentran:  Secadoras de toallas de papel  Secadoras automáticas  Secadoras con sensores  Secadoras manuales o de botón  Características de las secadoras de manos
  • 15. 15 2.4 Secadores de manos eléctricos Los secadores de manos eléctricos (Figura 2.2) funcionan por un ventilador centrífugo que genera un chorro de aire que es expulsado a través de una boquilla al exterior. Se activan por un botón pero actualmente la mayoría operan con un sistema automático de sensores que pone en funcionamiento el sistema al detectar el movimiento y que lo apagan después de un lapso determinado de tiempo. El aire que genera el secador de manos puede ser caliente o frío y fluye al exterior en un tiempo programado que va de los 15 a los 150 segundos según el modelo y la marca. Figura 2.2 Secador de manos eléctrico 2.5 Ventajas de secadores de manos eléctricos Una de las ventajas más notorias de usar secadores de manos es que evitan el contacto con otras superficies entre el lavado y secado, volviéndolos una opción más higiénica. Estos aparatos se alimentan de la corriente eléctrica y se empotran a la pared lo que ayuda también a ahorrar espacio. Para la elección del modelo ideal que se adapte mejor a las necesidades del espacio en que será instalado se recomienda considerar modelos prácticos, que generen la menor contaminación sonora, y que se caractericen por un funcionamiento eficiente expulsando el aire necesario para el correcto secado cada vez que sean activados.
  • 16. 16 Es recomendable optar por los modelos que requieran menor consumo de energía y que ayuden a guardar la armonía del diseño y decoración del lugar. 2.6 Criterios ecológicos a considerar de secadores de manos eléctricos Secamanos: El secamanos eléctrico produce emisiones de gases de efecto invernadero, acidificación y toxicidad para el medio, amenaza para la capa de ozono… Solo una excepción, su fabricación requiere pocos materiales. Papel de manos: En aproximadamente cinco años (tiempo de vida de un secador eléctrico), provoca la emisión de 4,6 toneladas equivalentes de CO2, casi tres veces más que su competidor eléctrico y tanto como un coche con más de 30.000 km. Electricidad Secamanos: Es el factor que más contribuye a su huella ecológica. Por supuesto depende de cómo se obtiene la electricidad, si es energías nucleares o renovables… Sería por ejemplo recomendable desconectarlo cuando no se va a usar, aunque es complicado en determinados baños. Papel de manos: No es necesario electricidad, únicamente un cubo de basura, el dispensador y papel. Eficacia Secamanos: Aproximadamente se tardan entre 30 y 47 segundos de media para secarse las manos un 90%. Papel de manos: Únicamente son necesarios 10 segundos para secarse las manos.
  • 17. 17 Higiene Secamanos: Remueve las bacterias y hongos que contiene el aire de la habitación y los proyecta sobre las manos. Papel de manos: El papel logra reducir la cantidad de bacterias que quedan en las manos después del lavado. Según el Instituto Pasteur de Lille, concluye en su propio análisis que el papel de un solo uso, gracias a su acción mecánica “demuestra ser el mejor dispositivo de secado para favorecer la asepsia de las manos”. Argumento que da en el clavo en periodo de pandemia gripal. El secador de manos no sale del todo mal parado, la parte positiva es que no consume tantos recursos, es más ecológico, pero aumenta la cantidad de bacterias en las manos.
  • 18. 18 2.7 Estructura interna del secador de manos eléctrico El secador de manos está compuesto por los siguientes elementos (Figura 2.3):  Ventilador Centrifugo  Resistencia eléctrica  Sensor de presencia o pulsador  Circuito de control  Conexiones eléctricas internas Figura 2.3 Composición de un secador de manos eléctrico.
  • 19. 19 2.8 Ventiladores Un ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas en movimiento. Podemos definirlo como una turbomáquina que transmite energía para genera la presión necesaria con la que mantener un flujo continuo de aire. Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente eléctrico, con los dispositivos propios de los mismos; arranque, regulación de velocidad, conmutación de polaridad, etc. y un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que transmite energía. 2.9 Clasificación de los ventiladores Los ventiladores han venido clasificándose de muy diferentes maneras y no es extraño que un mismo aparato pueda aceptar dos, tres o más denominaciones. Es bastante común adoptar la designación atendiendo a alguna de sus características adaptadas al caso que se está tratando.
  • 20. 20 2.9.1 Ventiladores con Envolvente Suele ser tubular (Figura 2.4), a su vez puede ser: Impulsores: De entrada libre y salida entubada. Extractores: Entrada entubada, descarga libre Impulsores – Extractores: Entrada y salida entubadas.7 Figura 2.4 B) Impulsores, C) Extractores, D) Impulsores-Extractores 2.9.2 Ventiladores Murales Conocidos también como simplemente extractores (Figura 2.5), tienen la función de trasladar aire entre dos espacios separados por un muro o pared. Figura 2.5 Ventilador Extractor o Mural
  • 21. 21 2.9.3 Ventiladores de Chorro Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas o cosas (Figura 2.6). Figura 2.6 Ventilador de Chorro 2.9.4 Ventiladores Centrífugos La trayectoria de aire de estos aparatos sigue una dirección axial a la entrada y paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salida están en un ángulo recto. El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que pueden ser hacia delante y hacia atrás. Figura 2.7 Ventiladores Centrífugos
  • 22. 22 2.9.5 Ventiladores de Baja Presión Se llaman así a los que no alcanzan los 70 pascales. Sueles ser centrifugados y por autonomasia se designan así los utilizados en climatizadores (Figura 2.8). Figura 2.8 Ventilador de baja presión 2.9.6 Ventiladores de Mediana Presión Se llaman así a los que no alcanzan los 70 pascales. Sueles ser centrifugados o axiales (Figura 2.9). Figura 2.9 Ventilador de mediana presión
  • 23. 23 2.9.7 Ventiladores de Alta Presión Cuando la presión está por encima de los 3000 pascales. Sueles ser centrífugos con rodetes estrechos y de gran diámetro (Figura 2.10). Figura 2.10 Ventilador de alta presión 2.10 Zonas de funcionamiento de Ventiladores Según sea el ventilador, tipo y tamaño existe una zona de su curva característica en la que es recomendable su uso. Fuera de ella puede producirse fenómenos que hacen aumentar desproporcionalmente el rendimiento, provocando un aumento intolerable del ruido e incluso produciendo flujos intermitentes de aire en sentido inverso.
  • 24. 24 La figura 2.11 indica las zonas de la curva característica recomendadas de uso para una familia de curvas de un aparato a varias velocidades. Figura 2.11 Curva característica recomendada para aparato de varias velocidades. La gráfica de la figura 2.12 son las de ventiladores centrífugos con rodetes adelantes, radiales y atrás con indicación en la zona normal de trabajo y en porcentajes de caudal y presión. Figura 2.12 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores centrífugos.
  • 25. 25 La gráfica de la figura 2.13 representa ventiladores axiales, impulsores y tubulares y otro de mediana presión, con las mismas indicaciones que los aparatos anteriores. Figura 2.13 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores axiales, impulsor, tubular y otro de mediana presión. Las de la gráfica de la figura 2.14 corresponden a rodetes helicocéntricos y transversales con la misma forma de expresar su capacidad de presión y caudal en porcentaje del total y con las zonas normales de trabajo. Figura 2.14 Zona normal de trabajo y porcentajes de caudal y presión para ventiladores a rodetes heliconcéntricos y transversales.
  • 26. 26 2.11 Resistencia Electrica Dispositivo eléctrico cuyo objetivo es la producción de calor (Figura 2.15). Su funcionamiento se basa en el Efecto Joule. Las resistencias eléctricas calefactoras pueden realizar el calentamiento tanto por convección, conducción o radiación. 2.12 Tipos de resistencias eléctricas 2.12.1 Resistencias de Inmersión Las resistencias de inmersión (Figura 2.16) están diseñadas para el calentamiento en contacto directo con el fluido: agua, aceite, materiales viscosos, disoluciones ácidas o básicas, etc. Dado que el calor se genera dentro del líquido se alcanza un rendimiento energético máximo. Figura 2.16 Resistencia de inmersión 2.12.2 Resistencias para calentamiento de aire y cable
  • 27. 27 Los elementos calefactores para aire (Figura 2.17) se emplean en conductos, autoclaves, secadores, hornos y soldadoras. Las resistencias calefactoras para aire o gases pueden fabricarse con elementos tubulares blindados, aleteados helicoidales, y rectangulares, o con resistencia de hilo bobinado de Ni-Cr. Figura 2.17 Resistencia para calentamiento de aire y cable. 2.12.3 Resistencia banda cerámica
  • 28. 28 Las resistencias de banda cerámica (Figura 2.18) pueden trabajar hasta los 700° C, la durabilidad es mayor y su lámina le da más fortaleza en su construcción. Las principales son procesos en que se utiliza es en la inyección, extrusión, soplado o diferentes aplicaciones caloríficas. Figura 2.18 Resistencia de banda cerámica 2.12.4 Resistencia banda mica Resistencias industriales tipo banda mica (Figura 2.19), se usan en operaciones que requieren de calor en superficies cilíndricas. Se aplica principalmente en la industria de Plásticos (máquinas inyectoras, sopladoras, extrusoras y peletizadoras), Laboratorios (calentamiento de cilindros de pruebas, etc.) Figura 2.19 Resistencia banda mica.
  • 29. 29 2.12.5 Resistencias tipo tira mica y tira pasta Resistencia tipo tira mica fabricada (Figura 2.20) en acero inoxidable su forma permite el calentamiento uniforme en superficies planas. Resistencia tipo tira pasta, con terminales de tornillo o de cable según se requiera, la posición de las terminales también puede varias según su diseño. Figura 2.20 Resistencia tipo mica y tira pasta. 2.12.6 Resistencia Tubular
  • 30. 30 Son los elementos calefactores más utilizados para aplicaciones a nivel industrial (Figuras 2.21), son fabricados en tubería de incoloy o acero inoxidable que ofrecen gran resistencia mecánica y a la corrosión. Figura 2.21 Resistencia tipo tubular Son elementos versátiles debido a su fabricación permitiendo entregar altas temperaturas con muy variadas formas y diámetros. 2.13 Sensores de Proximidad El sensor de proximidad es un transductor que detecta la presencia de objetos u obstáculos sin la necesidad de contacto, existen diferentes tipos de sensores de proximidad según el principio físico, también es posible configurar para la medición de la distancia. Las características de detección dependen básicamente de la tecnología del sensor y del medio de transmisión. 2.14 Tipos de Sensores de Proximidad Los siguientes sensores son los más utilizados, se menciona alguna de sus características importantes para emplear en los proyectos y así poder elegir el que más convenga. 2.14.1 Sensor Inductivo
  • 31. 31 Se recomienda para la detección de objetos metálicos ferrosos (Figura 2.22). Figura 2.22 Sensor Inductivo de proximidad 2.14.2 Sensor Capacitivo Detección de objetos que no sean necesariamente metálicos (Figura 2.23) estos pueden ser utilizados como interruptores de nivel, ya que pueden detectar presencia de líquido o sólido a través de un visor de vidrio o acrílico. Figura 2.23 Sensor Capacitivo de proximidad
  • 32. 32 2.14.3 Sensor Óptico Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de luz que le llega al sensor. Figura 2.24 Sensor Óptico de proximidad 2.14.4 Sensor de Final de Carrera Un sensor de final de carrera o interruptor de posición, es un sensor que detecta la posición de un elemento móvil mediante accionamiento mecánico. ... La salida de los finales de carrera es binaria y la única información que nos da, es si el objeto está en una posición determinada o no. Figura 2.24 Sensor de Final de Carrera
  • 33. 33 2.14.5 Sensor Fotoeléctrico Un sensor fotoeléctrico emite un haz de luz (visible o infrarrojo) desde su elemento emisor de luz. Un sensor fotoeléctrico de tipo reflectivo se utiliza para detectar el haz de luz reflejado desde el objeto. Un sensor de tipo de haz de barrera se utiliza para medir el cambio en la cantidad de luz causado por el objeto al cruzar el eje óptico. Figura 2.25 Sensor Fotoeléctrico
  • 34. 34 2.14.6 Sensor Ultrasónico Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios metros. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Figura 2.26 Sensor Ultrasónico 2.14.7 Sensor Magnético Son sensores que efectúan una conmutación electrónica mediante la presencia de un campo magnético externo, próximo y dentro del área sensible. Estos sensores pueden ser sensibles a los polos del imán, o solamente a un polo. Figura 2.27 Sensor Magnético
  • 35. 35 2.15 Arduino Arduino es una plataforma abierta que facilita la programación de un microcontrolador. Los microcontroladores nos rodean en nuestra vida diaria, usan los sensores para escuchar el mundo físico y los actuadores para interactuar con el mundo físico. Los microcontroladores leen de los sensores y escriben sobre los actuadores. (Figura 2.28) Figura 2.28 Estructura Entorno Arduino. El hardware de Arduino consiste en una placa con un microcontrolador generalmente Atmel AVR con puertos de comunicación y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores más usados en las plataformas Arduino son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez, pero se está ampliando a microcontroladores Atmel con arquitectura ARM de 32 bits y también a microcontroladores de Intel.
  • 36. 36 2.16 Tipos de Arduino A medida que se avanza en el dominio de la programación es necesario ajustarse a los requerimientos de procesamiento y capacidad de la placa. Tal cual es la necesidad, que el arduino tiene varias opciones que facilitan la aplicación de esta herramienta para los diversos proyectos dependiendo de la estructura del mismo. 2.16.1 Características Arduino UNO Figura 2.29 Placa de Desarrollo Arduino UNO Microcontrolador: ATmega328 Voltaje de funcionamiento: 5 V Pines I/O digitales: 14 (de los cuales 6 proveen salida PWM) Pines de entradas análogas: 6 Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA Corriente DC en el pin de 3.3 V: 50 mA Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 0.5 KB son utilizados por el bootloader SRAM: 2 KB (ATmega328) EEPROM: 1 KB (ATmega328) Velocidad de reloj: 16 MHz 2.16.2 Características Arduino MEGA ADK
  • 37. 37 Figura 2.30 Placa de Desarrollo Arduino MEGA ADK Microcontrolador: ATmega2560 Voltaje de funcionamiento: 5 V Pines I/O digitales: 54 (de los cuales 15 proveen salida PWM) Pines de entradas análogas: 16 Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA Corriente DC en el pin de 3.3 V: 50 mA Memoria Flash: 256 KB de los cuales 8 KB son utilizados por el bootloader SRAM: 8 KB EEPROM: 4 KB Velocidad de reloj: 16 MHz 2.16.3 Características Arduino NANO
  • 38. 38 Figura 2.31 Placa de Desarrollo Arduino NANO Microcontrolador: ATmega168 Voltaje de funcionamiento: 5 V Pines I/O digitales: 14 (de los cuales 6 proveen salida PWM) Pines de entradas análogas: 8 Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA Memoria Flash: 16 KB de los cuales 2 KB son utilizados por el bootloader SRAM: 1 KB EEPROM: 512 bytes Velocidad de reloj: 16 MHz 2.17 Relevadores
  • 39. 39 Los relevadores sirven para activar un circuito que tiene un consumo considerable de electricidad mediante un circuito de pequeña potencia -de 12 o 24 voltios- que imanta la bobina. Supongamos que queremos motorizar una puerta de un garaje o de la entrada de una finca. Para ello necesitaremos un mando a distancia que consigue activar a través de un receptor esa pequeña carga de potencia que pone en marcha el funcionamiento del relé: la bobina se imantará y cerrará el circuito eléctrico que alimenta el motor que sirve para abrir la puerta. También lo podremos utilizar para encender máquinas y motores, sistemas de alumbrado, etc. En ocasiones, nos encontramos con circuitos de alumbrado que necesitan una gran potencia para su funcionamiento. Al activarlos y desactivarlos indirectamente, mediante el empleo de relevadores que funcionan con poca potencia, prevenimos posibles riesgos y accidentes. En automoción, los relevadores también son muy utilizados para activar ventiladores, limpiaparabrisas, bocinas, elevalunas, etc. El relevador de intermitentes permite que la luz parpadee al activarla y que emita el sonido característico cuando está encendido. 2.18 Tipos de Relevadores
  • 40. 40 Existen diferentes tipos de relés: 2.18.1 Relevadores electromecánicos Estos relevadores tienen variantes según el mecanismo de activación. Pueden ser de tipo armadura, de núcleo móvil, reed o de lengüeta, relevadores polarizados o relevadores tripolares. Figura 2.32 Relevador Electromecánico 2.18.2 Relevadores de estado sólido Son utilizados en situaciones donde hay un uso continúo de los contactos del relé y se precisa una mayor velocidad en la conmutación. Figura 2.33 Relevador de estado sólido 2.18.3 Relevadores con temporizador o de acción retardada.
  • 41. 41 Con estos relevadores se consigue que la conexión o la desconexión se haga pasado un tiempo determinado. Figura 2.34 Relevador con temporizador o de acción retardada. 2.18.4 Relevadores térmicos Se utilizan para proteger los motores de las sobrecargas. Tienen unas láminas metálicas en su interior que se deforman más o menos según el calor. Si llegan a un punto de deformación determinado porque ha aumentado el calor del motor, abren el circuito y no dejan pasar la corriente. Figura 2.35 Relevador térmico
  • 42. 42 2.18.5 Relevadores de Arduino. Con una placa de Arduino podemos controlar un relevador. Solo tenemos que conectar al relé a uno de los pines de 5 voltios que tiene esta placa. Programando la placa podemos obtener resultados interesantes para controlar encendidos de iluminación y motores. Figura 2.35 Relevador de arduino. CAPITULO 3 – DESARROLLO
  • 43. 43 3.1 Metodología del diseño Figura 3.1 Diagrama de flujo de la metodología de diseño
  • 44. 44 3.2 Descripcióndelmétodo 1.- Conocer Equipo En esta etapa se enfoca en definir, valorar y explorar las diferentes partes del equipo de secado así como también las fallas que este presenta en el momento. 2.- Definir Se definen las áreas de oportunidad para mejora del equipo y se generan diferentes propuestas para satisfacer la problemática. 3.- Diseñar Se diseña un circuito el cual permita el control del secador de manos utilizando simuladores de circuitos y diseño asistido por computadora. 4.- Prototipo Se ensambla el circuito propuesto en una tarjeta perforada y se conecta al equipo de secado y se verifica su funcionamiento. 5.- Ensamble Con el prototipo propuesto se procede a ensamblar los componentes en una tarjeta fenólica para su posterior adaptación dentro del equipo de secado de manos.
  • 45. 45 3.3 Diseño conceptual Diagrama de bloques (Etapa de Control) La primera se encuentra el sensor de proximidad para activar automáticamente el secador, detecta la presencia de un objeto mediante la reflexión que produce en la luz. El uso de luz infrarroja (IR) es simplemente para que esta no sea visible para los humanos. Constitutivamente son sensores sencillos. Se dispone de un LED emisor de luz infrarroja y de un fotodiodo (tipo BPV10NFo similar) que recibe la luz reflejada por un posible obstáculo. Este tipo de sensores actúan a distancias cortas, típicamente de 5 a 20mm. Además la cantidad de luz infrarroja recibida depende del color, material, forma y posición del obstáculo, por lo que no disponen de una precisión suficiente para proporcionar una estimación de la distancia al obstáculo. La segunda etapa es el microcontrolador es el arduino con este micro controlador que declaramos con los pines digitales de E/S primero declaramos pin de entrada con el sensor con el pin 4 y el control de potencia declaramos con el pin 5. La tercera etapa representa el control de potencia es donde va controlar el motor y la resistencia eléctrica de secador le pusimos con un relevador y el transistor es donde va accionar con el motor de CA y resistencia de secador. La resistencia eléctrica de secador de manos está formada por un hilo de aleación de níquel y cromo enrollado en forma de espiral.
  • 46. 46 Cuando se conecta a la corriente eléctrica se calienta y genera calor. Luego el motor hace girar el rodete y este desprende un chorro de aire que sale del secador. Este artefacto funciona de la misma manera que una estufa, expulsando aire caliente a las manos de quien lo activa. 3.4 Diseño detallado Diagrama esquemático del secador de manos (Figura 3.2)
  • 47. 47 Figura 3.2 Diagrama esquemático del secador de manos utilizando Proteus. La primera etapa es leer el sensor para leer el pin de entrada digital Una vez que tenemos montado y funcionando correctamente nuestro montaje sólo con el sensor, vamos a hacer el siguiente paso natural que será encender y apagar un led en función de si pulsamos un sensor o no. La segunda etapa la condición If sensor =1 cual usamos la instrucción If. Caso el sensor sea alto, ejecutaremos la función, entonces se debe tomar otra decisión. Si es encender el motor y la resistencia de secador o caso el sensor sea bajo, será ejecutada, no es apagar el motor y la resistencia de secador. Así, leyendo una entrada digital, podemos controlar salidas (actuadores) o ejecutar algún otro código. Código
  • 48. 48 Figura 3.3 Código de arduino del proyecto secador de manos Explicación de código El código de arduino (Figura 3.3) de secador muestra los pines que corresponde en el diagrama luego se muestra la función void setup () se trata la función solo se ejecutará una vez, después de cada encendido o reinicio de la placa Arduino primero declaramos la sintaxis de la comunicación serial que es Serial begin (9600); pasa el valor 9600 al parámetro de velocidad. Esto le dice al Arduino que se prepare para intercambiar mensajes con el Monitor Serial a una velocidad de datos de 9600 bits por segundo.
  • 49. 49 Eso es 9600 unos o ceros binarios por segundo, y comúnmente se llama velocidad en baudios luego después la funcion pinMode el pinMode permite configurar a cada pin, de forma individual, como entrada o como salida declaramos como el pin 4 de entrada que se el sensor y el pin 5 de salida es el relay y el transistor y agregamos con la funcion void loop() bucles! Aquí es donde se ejecuta la mayor parte de su boceto de Arduino. El programa comienza directamente después del corchete de apertura (}), se ejecuta hasta que ve el corchete de cierre (}), vuelve a saltar a la primera línea del bucle () y comienza de nuevo. Lo declaramos con el int es el entero que declara como una variable que pusimos Sensorval para leer el sensor como una entrada el digital Read(pin) Lee el valor de un pin digital especificado, ya sea ALTO o BAJO pin: el número de pin de Arduino que desea leer luego le imprime la comunicación serial para mostrar el estado de sensor que sería el Serial. Print (Serialval). Y pusimos la condicion de la sentencia IF que el sensor activa el estado bajo si la condicion de sensor es alto entonces la salida se apaga el motor y la resistencia, a lo contrario tiene un retardo de 18 segundos se activa el motor y la resistencia de secador.
  • 50. 50 3.5 Integración delsistema. Para poder hacer la integración del sistema del secador de manos es necesario pasar de nuestra etapa de prototipo a una tarjeta de circuito impreso. Para esto se requiere poder pasar de nuestro circuito electrónico a otro programa para el enrutado manual. El programa que se utilizo es el de PCB Wizard. Debido a que no teníamos definidos en nuestra librería se utilizó un archivo Gerber (Figura 3.4) para dimensionar las medidas del arduino nano (Distancia orificio – orificio, pad dimension, diámetro del orificio). Figura 3.4 Archivo Gerber del arduino Nano.
  • 51. 51 A continuación se muestra el enrutado manual del prototipo (Figura 3.5) y el preview de nuestro prototipo en el mundo real (Figura 3.6). Figura 3.5 Enrutado manual del prototipo a diseñar Figura 3.6 Preview del prototipo en el mundo real.
  • 52. 52 Al tener el diseño del circuito impreso necesitaremos los materiales los cuales serán colocados sobre la tarjeta. En este caso serán los marcados en el siguiente billete de materiales: Billete de Materiales Descripción Cantidad Precio M.N. Observaciones ArduinoNano 1 96 TransistorNPN BC547B 1 10 Relevador5V 1 10 Conectoresde conexiónrapida 1 30 Sensorde proximidadE18-D50nk 1 134 Fusible Térmicode 135° 250VA @2A 1 15 Fuente de alimentación5V 4A 1 250 Papel Couche 130gramos 1 88 CloruroFerrico220ml 1 34 Acetona 1 25 ImpresoraLaser 1 NA Sincosto.Se tiene la herramientaDremel 1 NA Juegode Brocas de 0.8 mm y 0.6mm 1 NA Placa FenolicaCobre PCB10x15mm 1 32 Total $724
  • 53. 53 El primer paso será imprimir el ArtWork de nuestra tarjeta a una hoja de papel Couche (Figura 3.7) para posteriormente utilizar la técnica del planchado para poder construir nuestra tarjeta. Figura 3.7 Circuito impreso y tarjeta fenólica 10x15 mm Al planchar nuestra tarjeta la tinta de impresión se quedara en la tarjeta permitiendo ahora que podamos verter el cloruro férrico sobre la tarjeta, este trabajará en las zonas sin tinta, creando conexiones entre los componentes.
  • 54. 54 Al tener las pistas creadas solo nos faltará perforar los orificios utilizando nuestro Dremel de banco (Figura 3.8) Figura 3.8 Perforación de orificios de inserción en nuestra tarjeta de circuito impreso
  • 55. 55 Al tener nuestra tarje ya perforada procederemos a montar y soldar los componentes de menor a mayor tamaño (Figura 3.9) Figura 3.9 Colocación de componentes sobre la tarjeta de circuito impreso.
  • 56. 56 Al tener nuestra tarjeta lista. Empezaremos adaptando el interior de nuestro secador de manos. Para colocar los 2 dispositivos nuevos que estaremos utilizando. (Fuente de CD y la tarjeta de control.) Para eso necesitaremos diseñar una base donde la tarjeta de control pueda asentarse (Figura 3.10) sin afectar la inserción del motor y resistencia. La tarjeta podrá ser insertada de manera lateral y ser sujeta por 4 tornillos. Figura 3.10 Diseño de base para tarjeta de control utilizando diseño asistido por computadora.
  • 57. 57 Utilizando una impresora 3D se logra adaptar la tarjeta a la base (Figura 3.11) Figura 3.11 Tarjeta de control montada en la base de soporte La siguiente parte se adaptará la base y la fuente de alimentación al soporte de nuestro secador de manos (Figura 3.12) Figura 3.12 Se perforan orificios de la base de nuestro secador para fijar los componentes necesarios.
  • 58. 58 Se adapta espaciadores para poder fijar los dispositivos con tornillería (Figura 3.13) Figura 3.13 Se adaptan espaciadores para la inserción de fuente de alimentación.
  • 59. 59 Se logra adaptar la fuente de alimentación y la base de soporte de nuestra tarjeta de control (Figura 3.14) Figura 3.14 Componentes fuentes de alimentación y base de soporte fijados a nuestro secador. Ahora que las partes principales pueden ser fijadas a nuestro secador, necesitamos adaptar el sensor de proximidad a la base de nuestro secador. Se optó por utilizar otro sensor sustituto al original debido al fallo continuo que esta tenía con el original (Figura 3.15)
  • 60. 60 Figura 3.15 Medición de sensor de proximidad para su inserción en la base de salida de aire. Al momento de insertarlo offline (Figura 3.16), es fijado de una manera consistente gracias a las rosca. Sin embargo al momento de montarlo nos da problema debido a dimensiones del sensor (Figura 3.17). Figura 3.16 Sensor insertado de manera offline en la salida de aire.
  • 61. 61 Figura 3.17 Sensor no puede ser insertado de mano online debido a la oreja que tiene en la salida de aire. Por tal motivo decidimos hacer una pequeña modificación para que pudiera ser insertado correctamente (Figura 3.18). Figura 3.18 Sensor insertado de manera online en el dispositivo.
  • 62. 62 Capítulo 4 – Resultados Obtenidos 4.1 Resultados Obtenidos Hasta el momento se ha logrado poner en marcha 2(Figura 4.1.1) de los secadores que estaban con malfuncionamiento en el Instituto Tecnológico de Matamoros. Figura 4.1 Secador de manos trabajando de manera funcional.
  • 63. 63 Además se han podido recuperar algunas de las partes esenciales de los secadores tales como son los motores debido a que presentaban algunas fallas que impedían el funcionamiento de estos mismos (Eléctrica y mecánicamente), brindándoles un segundo periodo de vida (Figura 4.2). Figura 4.2 Motor de secador reparado. Se encontraron fusibles térmicos del motor inutilizables.
  • 64. 64 Capítulo 5 - Conclusiones 5.1 Conclusiones Mediante el transcurso del rediseño y la puesta en marcha de los secadores de manos, no hemos dado cuenta del proceso de funcionamiento del sistema, así como también de las áreas de oportunidad de estos sistemas de secado. Una de las áreas de oportunidad es el dispositivo opto electrónico el cual controla el accionamiento del motor y la resistencia dentro del secador, este dispositivo es frágil por lo cual los hemos reemplazado por el sensor de proximidad E18-d50nk, el cual brinda un mejor funcionamiento en tiempo de respuesta y el cual es utilizado en la industria de la automatización. Sin embargo hemos tenido la necesidad de adaptar este dispositivo debido a las dimensiones comparado con el dispositivo original. Otro punto importante fue el cambio de rectificación de voltaje, la tarjeta original tenía una parte la cual rectificaba la corriente alterna, sin embargo esto puede ser riesgoso porque no existe ningún tipo de aislamiento en caso de daño. Tal es el caso que recurrimos a una fuente conmutada para aislar este tipo de situación, además de utilizarla como la base para nuestro sistema de control. Además hemos aprendidos a que no solo necesitamos conocimientos electrónicos para poder restaurar estos dispositivos sino que también es un obligación el poder entender de manera mecánica el funcionamiento de estos dispositivos para poder hacer un diagnóstico preciso. Tal fue el caso de diferentes fallas en la parte mecánica de los motores. Utilizamos diferentes tipos de tecnología y más aún importante desarrollamos habilidades en la creación y diseño de librerías para nuestros prototipos en tarjetas de circuito impreso mediante diferentes archivos Gerber que nos permitían de una manera más precisa el diseño de nuestro proyecto.
  • 65. 65 Algunas de las recomendaciones que sugerimos para este proyecto es la realización de un plan de mantenimiento preventivo. Donde se asignen los siguientes puntos a verificar 1.- Condición de motor. Es importante verificar todas las partes rotativas del motor, verificar si existe algún tipo de objeto que se ha vencido y que puede provocar fricción y afectar el óptimo funcionamiento del mismo. Realizar lubricación (grasa de alta velocidad) de manera bimestral, esto debido a que las grasas convencionales no pueden funcionar eficazmente a altas velocidades. Con la velocidad los ensambles se calientan, y pueden expulsar una grasa estándar y finalmente se produce la rotura del material. Aspirado. Se debe realizar el aspirado para mantener las óptimas condiciones del dispositivo. Se puede utilizar brochas para hacerlo, sin embargo esta no puede limpiar totalmente debido a que puede dejar residuos, además de levantar el polvo y los ácaros que contiene, mientras que la aspiradora absorbe y evita el contacto directo con el polvo, ayudando a evitar la disminución de alergias y males respiratorios. 2.- Condición del Sensor de proximidad Realizar inspección de la condición del sensor de proximidad, verificando la respuesta que ofrece. Verificar que no se encuentre rayado y donde pueda afectar el uso diario del mismo. 3.- Relevador Realizar inspecciones de la condición del relevador, verificando la respuesta que ofrece debido a su construcción mecánica interna.
  • 66. 66 Capítulo 6 – Competencias Desarrolladas 6.1 Competencias desarrolladas En el transcurso de este reporte técnico de residencias se ha demostrado los conocimiento de diseñar, analizar y construir sistemas electrónicos para la solución de problemas en el entorno profesional permitiendo poder diseñar y construir una tarjeta de control para los sistemas de secados de manos del Instituto Tecnologico de Matamoros. También se ha diseñado, creado y transferido tecnología aplicando métodos y procedimiento de Ingeniería para el desarrollo del prototipo, tales como el uso de software de simulación y el del diseño asistido por computadora para poder satisfacer las necesidades de nuestro entorno(secador). Se han utilizado lenguajes de programación de microcontroladores permitiendo el uso de sistemas digitales para su aplicación en este proyecto. Además de organizar, dirigir y controlar las actividades de actualización operación y mantenimiento en estos equipos de secados de manos. Con lo cual podemos concluir que se han desarrollado y satisfecho algunas de las diversas competencias de perfil de egreso de Ingeniería Electrónica.
  • 67. 67 Fuentes de Información Links JOFEL de México. (s. f.). JOFEL de México. Recuperado 19 de marzo de 2020, de https://www.jofel.com.mx/ Gustamar Secadores de manos. (s. f.). Gustamar. Recuperado 19 de marzo de 2020, de https://www.gustamar.com.mx/secadores-de-manos/ uLINE. (s. f.). uLine. Recuperado 19 de marzo de 2020, de https://uline.mx/ Resistencias Industriales. (s. f.). Technoinjectiontools. Recuperado 27 de abril de 2020, de https://www.technoinjectiontools.com/resistencias-industriales/ Libros Artero, O. T. (2013). Arduino curso práctico de formación (Vol. 1). Alfaomega Grupo Editor. Geier, M. J. (2015). How to Diagnose and Fix Everything Electronic, Second Edition (2nd Revised ed. ed., Vol. 2). McGraw-Hill Education Tab. Kurniawan, A. (2021). Iot Projectswith Arduino Nano 33 Ble Sense: Step-By-Step Projects for Beginners (3.a ed., Vol. 3). Apress. Vv.Aa. (2013). La curación de las heridas en medio ambiente húmedo (Spanish Edition) (2.a ed., Vol. 2). Gerüst Creaciones S.L.
  • 68. 68 Datasheet: BC547B Datasheet (PDF) - ON Semiconductor. (1988, 1 enero). alldatasheet. https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/11556/ONSEMI/BC547B.html Sensor de proximidad E18-D50nk. (2010, 20 octubre). https://naylampmechatronics.com/sensores-proximidad/236-sensor-de-proximidad- fotoelectrico-infrarrojo-e18-d80nk.html. https://naylampmechatronics.com Arduino Nano Datasheet. (2008, 26 junio). [Hoja de datos]. Datasheet arduino Nano. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNanoManual23.pdf Fuente Conmutada 5v 4A. (2020, 8 enero). [Especificaciones]. Fuente Conmutada 5V 4A. https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-781387231-fuente-de-alimentacion- conmutada-5v-4a-electronica- _JM?quantity=3&fbclid=IwAR2a1jcpWhOXqd2H2XXXfIj8UuIwfGWzPDVWOBduFR vsxXNqk7-64tz0w-w Secador Electrico de Manos Sensor. (2016, 1 enero). [Hoja de datos]. Secador de manos - Datasheet. https://infraestructura.unison.mx/wp- content/uploads/2018/04/SECADOR_ELECTRICO_DE_MANOS_CON_SENSOR.pdf Manual de Instalación Xlerator. (2018, 1 julio). [Manual de Instalación]. Manual de instalación de secador Xlerator. https://www.exceldryer.com/wp- content/uploads/pdf/XLERATOR-XLERATORecoManualSpanish.pdf
  • 69. 69 Hoja de Datos - Secador de Manos Futura. (2017, 2 febrero). [Hoja de datos]. https://hygolet.com.mx/publico/archivos/productos/AA14126.pdf. https://hygolet.com.mx/publico/archivos/productos/AA14126.pdf
  • 70. 70 ANEXO Anexo 1 - Glosario Motor Monofásico Síncrono un motor que se basa en el acoplamiento de campos magnéticos que giran al unísono. Para que se produzca este acoplamiento, el rotor tiene unas bobinas unidas a un colector formado por delgas, en serie con las bobinas del inductor. Resistencia térmica La resistencia térmica de un material representa la capacidad del material de oponerse al flujo de temperatura. En el caso de materiales homogéneos es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; en materiales no homogéneos la resistencia es el inverso de la conductancia térmica. Sensor de proximidad Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Microcontrolador Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales que cumplen una tarea específica.
  • 71. 71 Relevadores El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fusibles térmicos Fusible térmico diseñado para proteger aparatos electrodomésticos y equipos eléctricos industriales del fuego. Un corto ocurre y el circuito eléctrico se abre cuando la temperatura ambiente se incrementa a un nivel anormal. Básicamente, entonces, un fusible fundido es el resultado de un aumento en la corriente.
  • 72. 72 Anexo 2 - Diagramas, Esquemas. Figura 1 – Características Eléctricas de Secador de Manos Figura 2 – Dimensiones de Secador de Manos
  • 73. 73 Figura 3 – Diagrama y lista de ensamble de secador de manos por fabricante.