Este documento describe el diseño y desarrollo de una máquina dobladora de tubos automatizada. Los autores diseñaron la máquina usando el software SolidWorks y agregaron un sistema de control PLC y SCADA. La máquina puede doblar tubos de hasta 19 mm de diámetro y 1.5 mm de espesor de forma automática usando sensores y actuadores controlados por un PLC Siemens 230RC. El diseño mecánico y eléctrico, así como las pruebas y resultados, se describen en detalle.

1. Nombre Institución. Apellido Autor1, Apellido Autor2, etc. Título abreviado del artículo.
Resumen— El presente Proyecto de investigación
trata sobre el desarrollo del diseño de una
dobladora de tubos automatizada, la misma que
está diseñada mecánicamente de tal forma que
soporta mayores cargas que las especificadas, de
esta manera se logra reducir el esfuerzo y bajar
considerablemente la fatiga. El circuito de control
permite realizar los trabajos de forma automática,
usando en este caso un LOGO PLC SIEMENS
230RC, controla los sensores y actuadores de
forma automática mediante la programación
escalera. La máquina es capaz de doblar tubos de
hasta 19 mm de diámetro y 1,5 mm de espesor,
con opción a aumentar su capacidad con tubos de
mayor diámetro.
palabras clave- actuator, circuito.
Abstract— This research project deals with the
development of the design of an automated tube
bending; the same that is designed so that
mechanically supports greater loads than those
specified in this way will reduce considerably
lower effort and fatigue. The control circuit allows
the work automatically, using in this case a
230RC SIEMENS LOGO PLC, sensors and
actuators controlled automatically by
programming ladder. The machine is capable of
bending pipes up to 19 mm in diameter and 1.5
mm thick, with an option to increase its capacity
with larger diameter tubes.
I. INTRODUCCIÓN
Las maquinarias han evolucionado desde los
oficios más básicos hasta las tecnologías más
industrializadas del planeta a consecuencia de la
Revolución Industrial que tuvo lugar entre la
segunda mitad del siglo XVIII y principios del
XIX, en el que Inglaterra en primer lugar, y el
resto de Europa continental después, sufren el
mayor conjunto de transformaciones
socioeconómicas, tecnológicas y culturales de la
Historia de la Humanidad, es así que con la
implementación de máquinas se facilitó la
producción de trabajos en serie y de mejor
calidad, dando así una solución a diferentes
sectores de producción. Para hablar de
herramientas hay que remontarse hasta los
orígenes del hombre porque, desde siempre, lo
acompañaron en su evolución. Cuando las manos
del hombre ya no eran suficientes para realizar
algunas tareas, necesitó algún objeto o dispositivo
para ayudarse, así nacieron las máquinas
herramientas. Con esto se pretende crear una
máquina automática de doblado de tubos, que
involucre a la comunidad universitarita con el
desarrollo de la región, esto en cuanto se refiere al
área electromecánica. Convirtiendo a los
estudiantes en sujetos productivos y
desarrolladores, generando mecanismos o
alternativas que le permitan ampliar su misión,
visión y vinculación con la colectividad.
Es necesario tomar en cuenta que las
universidades son generadores de enseñanza, por
lo que se pretende por medio de la
implementación de la dobladora tubos vincular a
los estudiantes e ingenieros de la facultad de
ingeniería mecánica eléctrica electrónica y
sistemas. Aplicadas en la solución de problemas
técnicos de las diferentes empresas del sur del
país.
El presente proyecto de investigación titulado
“Diseño e implementación de un sistema asistido
por PLC para la automatización de una dobladora
de tubos y supervisado por un sistema scada”. En
este sentido el presente proyecto de investigación,
Premio Colombiano de Informática ACIS 2011
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA ASISTIDO POR PLC PARA LA
AUTOMATIZACIÓN DE UNA DOBLADORA DE TUBOS Y SUPERVISADO POR UN
SISTEMA SCADA”
Laura Mamani, Marco Inca: suichick_01@hotmail.com
Yunganina Zea, David Ulises: ulises.yuze@live.com
Universidad Nacional del Altiplano - Puno
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2. Nombre Institución. Apellido Autor1, Apellido Autor2, etc. Título abreviado del artículo.
ha sido planteado como posible alternativa de
solución debido a las enormes dificultades
mostradas en tiempo, esfuerzo y precisión.
II. DISEÑO E IMPLEMENTACION DE
LA MAQUINA DOBLADORA DE TUBOS.
El diseño de la dobladora de tubos se realizó en un
programa llamado SOLIDWORKS 2013, es un
programa de diseño asistido por computadora, a
continuación se detalla el diseño de piezas.
2.1 DISEÑO DE PIEZAS METALICAS PARA
LA CURVADORA DE TUBOS.
A continuación se detalla el plano del mecanismo
para el soporte básico de la dobladora de tubos
diseñado en solidwork 2013.
Soporte básico en 3D para la curvadora de tubos
Figura 01. Soporte básico en 3D para la
curvadora de tubos
Diseño de una base para la uña móvil fija.
Diseño de uña móvil fija.
Diseño de soporte para la segunda uña móvil.
Diseño de la segunda uña móvil.
Diseño de cilindro neumático para el ensamble del
mecanismo.
Diseño de brazos hidráulicos.
Motores trico.
Diseño de soporte para brazo móvil
diseño de matriz de 1’’.
Figura 02. Matriz de 1’’
Diseño de polea motriz y polea conducida.
Diseño de piñón y engranajes para el sistema de
transmisión circular motor trifásico para el
ensamble del mecanismo.
Figura 03. Soporte básico en 3D para la
curvadora de tubos
2.2 CALCULOS REALES PARA EL MOTOR
TRIFÁSICO.
Datos del motor:
Voltaje: 230v Frecuencia:60hz
Rpm: 1710 Hp:1.5
Amp: 4.50 Factor de potencia: 0.81
Nema neff: 0.936
Calculo de potencia:
Potencia de salida (Pout).
Pout=1.5hp. 1hp=746w.
Pout=1.5x746=1119w.
Potencia de entrada (Pin)
Pin= = = 1195.52w
Calculo de corriente de línea:
Corriente de línea ( )
Corriente de arranque:
= *5.6
=21.68 amp.
ENSAMBLE DE PIESAS.
Ensamble del sistema de transmisión.
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3. Nombre Institución. Apellido Autor1, Apellido Autor2, etc. Título abreviado del artículo.
Figura 04. Soporte básico en 3D para la
curvadora de tubos
Calculo de velocidad en el sistema de
transmisión.
Datos:
1.- polea motriz.
2.-polea conducida.
3.-primer piñón motriz 10 dientes.
4.-primer engranaje conducido.
5.-segundo piñón motriz.
6.-segundo engranaje conducido.
• Diámetro de polea motriz 10cm.
• Diámetro de polea conducida 17.20cm.
• Piñón motriz ubicado sobre la polea
conducida 10 dientes.
• Primer engranaje conducida 107 dientes.
• Piñón ubicado sobre el primer engranaje
conducido 11 dientes.
• Segundo engranaje conducido 114 dientes.
• Motor trifásico de 1.5 Hp 1710 rpm.
Con estos datos calcularemos la velocidad
final del eje conducido primero usaremos
la formula de poleas descrito en el capítulo
anterior.
Entonces despejando y reemplazando
tenemos.
Considerando que N es la velocidad en
rpm.
(1710)(0.1) = ( ) (0.1720)
= 994.19rpm
Ahora tomaremos este dato como la
velocidad del eje motriz para el piñón
entonces reemplazando tenemos.
Reemplazando tenemos.
= 994.19rpm.
=10 dientes.
=?
= 107 dientes.
Entonces despejando datos tenemos:
= 92.91rpm velocidad del segundo
piñón.
Este valor nos servirá como dato para el
segundo piñón.
Reemplazando nuevamente en la ecuación
de engranajes queda de la
siguiente forma:
= 8.97rpm velocidad final del sistema
de transmisión.
Con el sistema de transmisión que se
diseño la velocidad del motor trifásico se
redujo de 1710 rpm a 8.97 rpm.
III. RESULTADO
Durante el proceso de diseño e implementación
de la maquina dobladora de tubos se realizo
diferentes cálculos como: el cálculo de estructura
metálica, elección de motor eléctrico, potencia,
engranajes, y cálculo de las poleas.
El diseño de la dobladora de tubos se realizó en un
programa llamado SOLIDWORKS 2013, es un
programa de diseño asistido por computadora.
3.1 ENSAMBLE DEL TABLERO
ELÉCTRICO .
Se diseño la etapa de fuerza para la protección y
control del motor eléctrico de 1.5hp, con los
siguientes componentes eléctricos: guarda motor
de 15amp, contactor de 15amp, variador de
velocidad delta, pulsadores, relee térmico y otros,
con estés componentes se logra en marcha o
funcionamiento del motor eléctrico.
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4. Nombre Institución. Apellido Autor1, Apellido Autor2, etc. Título abreviado del artículo.
Figura 05. Diagrama de fuerza del tablero.
ENSAMBLE DE MECANISMO COMPLETO.
Finalmente construidas y diseñada todas las piezas
metálica se procede a ensamblar y montar pieza
por pieza hasta llegar al resultado final listo para
su funcionamiento como se muestra en la figura
06
Figura 06. Ensamble final del proyecto
Figura 07. Maquina dobladora implementado y
funcionando
. Figura 06. Maquina dobladora haciendo el
doblez de tubería conduit
IV. CONCLUSIONES
primera: Se realizado la investigación se puede
determinar que se cumplió con el objetivo
principal de esta tesis, esto es el diseño e
implementación un sistema asistido por plc para
la automatización de una dobladora de tubos y
supervisado por un sistema scada”.
segunda: Se automatizó el proceso de curvado de
tubería, rediseñando varios sistemas de máquina
con la ayuda del software solidworks 2013,
certificando que la misma cumple en forma
segura con las exigencias que demanda del
mercado.
tercera: Se logró controlar la seguridad operativa
de la máquina mediante sensores que minimizan
el riesgo de un posible incidente durante la
operación de curvado.
V. AGRADECIMIENTO
Con la mayor gratitud por los esfuerzos realizados
para que yo lograra terminar mi carrera
profesional siendo para mi la mejor herencia.
A mi madre que es el ser más maravilloso de todo
el mundo.
Gracias por el apoyo moral, tu cariño y
comprensión que desde niño me has brindado, por
guiar mi camino y estar junto a mí en los
momentos más difíciles.
A mi padre porque desde pequeño ha sido para mí
un gran hombre maravilloso al que siempre he
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5. Nombre Institución. Apellido Autor1, Apellido Autor2, etc. Título abreviado del artículo.
admirado.
Gracias por guiar mi vida con energía, esto ha
hecho que sea lo que soy.
Con amor, admiración y respeto.
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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de máquinas Cuarta Edición, Pearson
Education.
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