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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
         FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA
                ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA




    “AUTOMATIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE EXTRUSIÓN PARA
              FABRICACIÓN DE LADRILLOS”


AUTOR:      ALLCCARIMA MARTÍNEZ WALTER

ASESOR:     NOEL JULIEN GEORGES




                           LIMA – PERÚ

                            Marzo, 2012
ii
Dedicatoria:

      A mis hijos Zuli, Walter, Juan Diego
      y a mi esposa, por su comprensión y
      paciencia para lograr mis objetivos.




iii
Agradecimientos:

A mi profesor Julien por su apoyo brindado para hacer
realidad esta tesis




                  iv
RESUMEN

La electrónica es una de las ciencias con mayor presencia en la actualidad al ofrecer
herramientas de trabajo para prácticamente todos los campos de aplicaciones. Las
actividades orientadas a la industria es un claro ejemplo de esta situación, pues auxilia en
muchos aspectos, desde la indicación de las variables de un proceso, hasta complejos
sistemas de automatización de procesos.

La presente tesis ha sido elaborada con el propósito de dar solución a una problemática que
existe específicamente en la ladrillera Sagitario. Actualmente la línea de extrusión de
ladrillos trabaja con un sistema de control electromecánico, que fue instalado hace
aproximadamente 30 años. Es por ello que se propone automatizar esta área de producción
haciendo uso del PLC (Controlador Lógico Programable) que es un aparato electrónico que
es usado en la mayoría de las industrias, por su flexibilidad para enlazar con otros equipos
y por su robustez para trabajar en ambientes industriales.

El control electromecánico de esta línea de extrusión se encuentra implementada para el
trabajo en forma manual, debiéndose controlar el apagado y encendido de los motores
eléctricos, esto genera un tiempo muerto al inicio del proceso, y requiere de dos operadores
de maquina para realizar el encendido de los motores, siendo uno de ellos el encargado de
controlar el sistema de humectación de la materia prima accionando válvulas de control en
forma manual. Para ello se propone mejorar el sistema de control de esta área para el
control de los motores eléctricos, programados para controlar en forma MANUAL y
AUTOMATICO, mediante un interruptor de selección MAN/AUT y además instalar una
electro válvula de tipo ON/OFF para el control de humedad, y para ello solamente se
requerirá de un solo operador de maquinas.




                                                  v
INDICE GENERAL

CAPÍTULO                                                                                                            PÁGINA

DEDICATORIA......................................................................................................... iii

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... ..iv

RESUMEN .................................................................................................................. v

INDICE GENERAL ................................................................................................... vi

ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................. ix

ÍNDICE DE ANEXOS .............................................................................................. xi

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1

1.      PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 2

         1.1 DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA ................................................... 2

         1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................... 3

                1.2.1 Fundamento Básico ........................................................................ 3

                1.2.2. Motivación del proyecto del Investigación .................................... 3

                1.2.3 Formulación en si del problema de investigación .......................... 3

         1.3 OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN ........................................................ 4

                1.3.1 Objetivos Generales ........................................................................ 4

                1.3.2 Objetivos Específicos ...................................................................... 4




                                                                       vi
1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN .......................................... 4

           1.4.1 Por su naturaleza ............................................................................. 4

           1.4.2 Por su magnitud ............................................................................... 4

           1.4.3 Por su vulnerabilidad ....................................................................... 5

           1.4.4 Práctica organizacional ................................................................... 5

           1.4.5 Por su trascendencia ........................................................................ 5

           1.4.6 Por su economía .............................................................................. 5

     1.5 LIMITACIONES Y FACILIDADES ........................................................ 6

           1.5.1 Las limitaciones de este proyecto.................................................... 6

           1.5.2 Las facilidades del proyecto de investigación. ................................ 6

2.   FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................. 7

     2.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO .......................................................... 7

           2.1.1 Procesos de ladrillos ........................................................................ 7

           2.1.2 Control de procesos ....................................................................... 16

           2.1.3 Controladores Lógicos Programables (PLC) ................................ 25

           2.1.4 Sensores y Actuadores .................................................................. 26

           2.1.5 Motores Eléctricos......................................................................... 28

     2.2 ESTADO DEL ARTE .............................................................................. 32

3.   DISEÑO SIMULACION E IMPLEMENTACION ........................................ 33


                                                               vii
3.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA TESIS ................................................ 34

         3.2 DISEÑO ................................................................................................... 35

         3.3 SIMULACIONES .................................................................................... 42

         3.4 IMPLEMENTACIÓN .............................................................................. 46

4.      RESULTADOS Y CONCLUSIONES............................................................. 44

         4.1 RESULTADOS ........................................................................................ 48

         4.2 CONCLUSIONES ................................................................................... 49

         4.3      TRABAJOS FUTUROS ....................................................................... 49

.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 50

.ANEXOS .................................................................................................................. 51




                                                                       viii
INDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO                                                                                                             PÁGINA

Figura 1: Diagrama de flujo de una ladrillera ........................................................................8

Figura 2: Extracción de materia prima ...................................................................................9

Figura 3: Molienda .................................................................................................................9

Figura 4: Molienda y zarandeo.............................................................................................10

Figura 5: Humectación de la tierra .......................................................................................11

Figura 6: Agua absorbida en la superficie de las partículas arcillosas. ................................11

Figura 7: Aumento del número de capas de agua alrededor de las partículas ....................12

Figura 8: Método de conformado por extrusión...................................................................13

Figura 9: extrusora de tornillo simple ..................................................................................14

Figura 10. Secado del ladrillo ..............................................................................................15

Figura 11. Cocción del ladrillo.............................................................................................16

Figura 12. Control de lazo abierto ........................................................................................16

Figura 13. Control de lazo cerrado .......................................................................................17

Figura 14. Proceso continuo. ................................................................................................18

Figura 15. Proceso discreto ..................................................................................................19

Figura 16. Proceso discontinuo o por lotes. .........................................................................19

Figura 17. Control en cascada ..............................................................................................20


                                                                       ix
Figura 18. Control de razón..................................................................................................21

Figura 19. Controladores Lógicos Programables (PLC) ......................................................26

Figura 20. Sensores y actuadores .........................................................................................28

Figura 21. Configuración cilíndrica de los conductores en una maquina ............................29

Figura 22. Condiciones de arranque del motor con diferente resistencia en el rotor ...........30

Figura 23. Diagrama de flujo ...............................................................................................34

Figura 24. Simulación de arpiones y electroválvulas ...........................................................42

Figura 25. Simulación faja de tolva y capacho ....................................................................43

Figura 26. Simulación de fajas transportadoras ...................................................................44

Figura 27. Simulación de alarmas ........................................................................................45

Figura 28. Tablero eléctrico .................................................................................................47




                                                                     x
INDICE DE ANEXOS

CAPÍTULO                                                                                                  PÁGINA

ANEXO 1: Alimentación general del tablero eléctrico ............................................ 51

ANEXO 2: Iluminación de tablero eléctrico ............................................................. 52

ANEXO 3: Alimentación del circuito de mando ...................................................... 53

ANEXO 4: Circuito de alimentación para el PLC .................................................... 54

ANEXO 5: Indicación de estado del circuito de mando ........................................... 55

ANEXO 6: Circuito de mando .................................................................................. 56

ANEXO 7: Circuito de mando y fuerza para el motor de extrusora ......................... 57

ANEXO 8: Circuito de mando y fuerza para el motor de alim. extrusora ................ 58

ANEXO 9: Circuito de mando y fuerza para bomba de aceite de extrusora ............ 59

ANEXO 10: Circuito de mando y fuerza para bomba de aceite de alim. extrusora . 60

ANEXO 11: Circuito de mando y fuerza para arpion 1 y 2 ..................................... 61

ANEXO 12: Electroválvulas de extrusora y alimentador de extrusora .................... 62

ANEXO 13: Sensor de cámara de vacio llena .......................................................... 63

ANEXO 14: circuitos de térmicos activados ............................................................ 64

ANEXO 15: Entrada byte 0 y byte 1 al PLC ............................................................ 65

ANEXO 16: Entrada y salida del byte 2 del PLC ..................................................... 66

ANEXO 17: Entrada y salida del byte 3 del PLC ..................................................... 67


                                                                 xi
ANEXO 18: Entrada y salida del byte 4 del PLC ..................................................... 68

ANEXO 19: Entrada del byte 5 del PLC .................................................................. 69

ANEXO 20: Entrada del byte 7 del PLC .................................................................. 70

ANEXO 21: Circuito de seguridad de laminadores y amasadora ............................. 71

ANEXO 22: Circuito de mando para electroválvulas de amasadora y pistones ....... 72

ANEXO 23: Circuito de fuerza y mando de laminador rápido ................................. 73

ANEXO 24: Circuito de fuerza y mando para laminador lento ................................ 74

ANEXO 25: Circuito de fuerza y mando para amasadora ........................................ 75

ANEXO 26: Codigo de programa para el PLC ......................................................... 76

ANEXO 27: Materiales y costo para el proyecto ...................................................... 89

ANEXO 28: Partes de una extrusora......................................................................... 90




                                                              xii
INTRODUCCIÓN

El objetivo de este trabajo es permitir el control y automatización de la línea de extrusión
de la ladrillera Sagitario, haciendo uso de un Autómata Programable, que es muy utilizado
en la gran mayoría de las industrias a nivel mundial, por su confiabilidad y robustez para
trabajar en ambientes industriales. En un contexto industrial podemos definir la
automatización como una tecnología que esta relacionada con el empleo de sistemas
mecánicos, electrónicos y basados en computadoras, en la operación y control de la
producción. Ejemplos de esta tecnología son: líneas de transferencias, maquinas de
montaje mecanizado, sistemas de control de realimentación, maquinas-herramientas con
control numérico y robots. En consecuencia, la robótica es una forma de automatización
industrial.

En la electrónica, un autómata PLC1 es un dispositivo usado para controlar. Este control se
realiza sobre la base de una lógica, definida a través de un programa, diseñado para
controlar en tiempo real y en un ambiente industrial procesos secuenciales controlables.

Este proyecto se realizará dentro de los talleres de la empresa Ladrillera Sagitario y en los
Laboratorios de control de la Universidad Tecnológica del Perú.

El propósito de esta investigación, mejorar el sistema de control y la secuencia adecuada
para el arranque y funcionamiento de motores y actuadores que se encuentran en la línea
de extrusión de ladrillos




1
    PLC: Controlador Lógico Programable

                                            1
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

  1.1 DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA

El control electromecánico de la línea de extrusión se encuentra implementado para el
trabajo en forma manual, debiéndose controlar el apagado y encendido de los motores
eléctricos uno por uno, y la ubicación de fallas es complicada ocasionando un mayor
tiempo de parada de la producción. Y para realizar cambios en la lógica de funcionamiento
del sistema se requiere realizar modificaciones en el cableado y agregar componentes
externos adicionales, tales como memorias set-reset, temporizadores, contadores, etc.

La frecuencia de parada de los motores de la línea de producción es aproximadamente de
30 segundos cada 20 minutos, esto se debe a la rotura y/o desgaste de alambres de una
cortadora de ladrillos, esto obliga a la parada de las maquinas de producción en serie. Las
fajas transportadoras se detienen con material encima de ellos (tierra), esto ocasiona una
corriente de arranque superior a 8 veces de la corriente nominal del motor, debiendo ser
menor a 6 veces, esto ocasiona la reducción del tiempo de vida de los contactores para el
arranque de los motores y la rotura de sistemas mecánicos donde se encuentran acoplados
al motor, tales como: reductores, chumaceras, cojinetes, etc.

La humectación del material se realiza en forma manual mediante un operador de
maquinas, lo cual tiene que estar atento al momento de parada y arranque de una faja
alimentadora de material, para luego accionar en forma manual una electroválvula de
acoplamiento mecánico de la maquina amasadora al motor, y además, accionar una válvula
alimentadora de agua, esto origina un retardo en la actuación del sistema. Originando un
tiempo transitorio que altera la humectación del material

  ¿Qué problema se va a investigar?

Se va a realizar una investigación que corresponde al área profesional de Ingeniería
Electrónica, programa de Automatización Industrial y las líneas de investigación de
Controladores lógicos programables (PLC), sensores, actuadores.



                                            2
1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA

        1.2.1 Fundamento Básico


Esta investigación nos ayudara a entender la importancia de un control automático
mediante el PLC, en donde podemos conectar todos los dispositivos de la línea de
extrusión tales como los sensores y actuadores, para que mediante un programa cargado
dentro del PLC, realice un control total sobre el sistema. La extrusora ya cuenta con
algunos dispositivos de control que se muestra en el anexo 28, y su sistema de control es
de tipo electromecánico, siendo este sistema inflexible a cambios futuros que requieran
realizar.

        1.2 2 Motivación del proyecto del Investigación


El sistema actual del funcionamiento de la línea de extrusión, limita la producción y
ocasiona paradas no programadas y con este cambio se espera mejorar la controlabilidad
del sistema, incluyendo el control de la humedad del material y solamente será necesario
utilizar un solo operador de maquinas. La inversión que se va a realizar se justifica, por que
esto se va a recuperar en un corto plazo.

        1.2.3 Formulación del problema de investigación


La presente investigación tiene por objetivo demostrar como la automatización y las
nuevas tecnologías son una de las soluciones con mayor requerimiento en los nuevos
sistemas de control, y además se puede realizar el monitoreo del proceso, y obviar la red
cableada que por ende necesita mayor mantenimiento y en algunas circunstancias que
retrasan la forma de encontrar una falla en el sistema que se controla y para ello se propone
realizar el siguiente trabajo.

   1.3 OBJETIVOS DE INVESTIGACION

        1.3.1 Objetivos Generales


- Contribuir en el desarrollo tecnológico de la automatización de procesos para
   fabricación de ladrillos.

                                                3
- Difusión del uso eficiente de los recursos y herramientas en el ámbito empresarial
   ladrillero

       1.3.2 Objetivos Específicos


Los objetivos que se han propuesto para este proyecto de investigación son:

- Funcionamiento en forma automática la línea de producción

- Reducir costos por mantenimiento preventivo o correctivo.

- Reducir las pérdidas de producción

- Reducir al mínimo las paradas por fallas eléctricas.

- Acondicionar el sistema para ampliaciones futuras.

   1.4 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION

       1.4.1 Por su naturaleza


La naturaleza de mi proyecto de investigación es la Automatización y se justifica porque
hay un problema que solucionar.

       1.4.2 Por su magnitud


Este proyecto apunta a una mejora del sistema de producción en las empresas ladrilleras
del Perú, en donde la producción se realiza a gran escala.

       1.4.3 Por su vulnerabilidad


El control de humedad mediante el PLC es vulnerable a la calidad de materia prima con
que se trabaja, pudiendo ser arenosa u arcillosa, estos alteran el proceso de humectación y
las características del material, para ello se requiere una medición de las características de
la materia prima antes y después de la humectación, y realizar un control de lazo cerrado
usando sensores y actuadores de tipo proporcional. Pese a la vulnerabilidad del proyecto



                                            4
este aporte se justifica, porque a pesar de sus limitaciones hace un aporte a las empresas
ladrilleras

        1.4.4 Práctica organizacional


La investigación puede ser aplicada en el ámbito industrial para su beneficio en diversos
procesos. Se justifica por su práctica organizacional porque es útil en aplicaciones donde
los cableados para los sistemas de control se vuelven inaccesibles.

        1.4.5 Por su trascendencia


En el Perú, son pocas las empresas ladrilleras, que han automatizado su proceso de
producción, mientras en los países europeos, en la mayoría de las empresas cuentan con un
sistema totalmente automatizado.

        1.4.6 Por su economía


Si bien la implementación de este sistema, conlleva a una inversión considerable, pero a
mediano plazo los beneficios que se obtengan, se verán reflejados económicamente.




   1.5 LIMITACIONES Y FACILIDADES

        1.5.1 Las limitaciones de este proyecto son:

   Teórica: Listado de las teorías científicas necesarias que se aplicaran.

- Proceso de ladrillos.

- Control de procesos.

- Controladores Lógicos Programables (PLC).
                                            5
- Sensores y actuadores.

- Motores eléctricos.

   Temporal

El estudio es de tipo transversal. Su ejecución se inicia el 1º de Junio del 2011 y su
término, el 1º de marzo del 2012.

   Espacial

Las pruebas y los datos necesarios se obtendrán en la ladrillera Sagitario, así como su
implementación final.

       1.5.2 Las facilidades del proyecto de investigación.

   Sector Privado

- Se cuenta con un módulo de entrenamiento que tiene universidad sobre controladores
   lógicos programables y salas de cómputo.

- Se cuenta con el apoyo de la empresa ladrillera Sagitario para el desarrollo de esta
   Tesis, y se nos proporciona las facilidades que el caso requiera para el desarrollo
   efectivo del presente trabajo de investigación.

Se cuenta con el apoyo de nuestros asesores que nos facilita la UTP para el desarrollo de
esta Tesis.

2. FUNDAMENTO TEORICO

   2.1 Antecedentes del estudio

La realización de este trabajo de investigación compete muchas conceptos básicos, que
son aplicados en diversos tipos de proceso que encontramos en la industria; en este tema
de investigación tocaremos el sistema que comprende el sistema de automatización de
procesos industriales.


                                            6
También, conocer acerca de los sensores, quienes son los que capturan y traducen las
variables físicas en señales eléctricas, en donde dichas variables puedan ser escaladas
como monitoreadas por dispositivos de control, en este caso los PLC, que recibirán las
señales del proceso.

El    control automático y la automatización de procesos industriales es una de las
disciplinas de mayor relevancia y desarrollo dentro de la ingeniería en los países
industrializados, interrelacionando consideraciones y procedimientos de las Ingenierías
Química, Mecánica, Electrónica e Informática. La tendencia actual en el campo del control
automático de procesos es la sustitución de las comunicaciones analógicas por las digitales.
En esta investigación se describen aspectos de los sistemas de control digital y control
analógico.

           2.1.1 Procesos de ladrillos


Hoy en día, en cualquier fábrica de ladrillos, se llevan a cabo una serie de procesos
estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empacado
final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es, fundamentalmente, la
arcilla.

Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en la figura 1

Donde podemos observar todo el proceso completo de una ladrillera industrial, y el área
marcada de color amarillo es nuestro tema de investigación.




                                           7
Almacenamiento de
                     materias primas



                           Molienda



         Vía seca                      Vía húmeda


                            Mezcla


                           Amasado


                           Extrusado


                            Secado


                                             Secado artificial
Secado natural                            mediante el calor de un
                                          proceso de combustión


                           Cocción



                      Preparación y
                     almacenamiento


            Figura 1: Diagrama de flujo de una ladrillera




                       8
Extracción de materia prima

La arcilla y la tierra de chacra son las principales materias primas usadas, estos se extraen
mediante un cargador frontal, ver figura 2.




                                      Figura 2: Extracción de materia prima

   Molienda.

En el proceso de molienda (figura 3) se realiza la trituración de la arcilla sin tratar y se
obtiene la materia prima con la granulometría y textura necesarias para su posterior
conformado.




                                                  Figura 3: molienda

                                              9
Mezcla.

La arcilla molida se mezcla (figura 4) con distintos aditivos según los requerimientos de
calidad del producto final. Usualmente, los más utilizados son:

- Arena

- caolín

- Chamota




                                       Figura 4: Molienda y zarandeo

  Humectación

La arcilla debe estar lo bastante húmeda (en general entre valores de 12 a 15% de humedad
[1]), para que se pueda mantener unida cuando se trabaja y así obtener una pasta arcillosa
homogénea. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla
mediante la adición de agua (figura 5). Hasta que no se alcanzan porcentajes de humedad
adecuada, no se alcanza un incremento apreciable de trabajabilidad.




                                           10
Figura 5: Humectación de la tierra

Al principio el agua es absorbida en la superficie de las partículas arcillosas formando una
capa rígida que se comporta como si fuese una película sólida (Figura 6).




                   Figura 6: Agua absorbida en la superficie de las partículas arcillosas.




A medida que aumenta el número de capas de agua alrededor de cada partícula, la masa va
perdiendo rigidez, hasta que al llegar a un 18 % comienzan a aparecer moléculas de agua
libre entre partícula y partícula (Figura 7)




                                               11
Figura 7: Aumento del número de capas de agua alrededor de las partículas




La atracción entre el agua libre y el agua ligada a la superficie de las partículas arcillosas
determina un rápido incremento de la cohesión o fuerza de unión entre partículas hasta
alcanzar el punto de máxima consistencia.

   Extrusión

Esta técnica de conformado se emplea en la fabricación de productos cerámicos de sección
constante. Básicamente el proceso de extrusión consiste en forzar el paso, mediante la
aplicación de una presión, de la pasta con una consistencia plástica [2] (Elevada
viscosidad) a través de una matriz (Figura 8).

Se obtiene un producto lineal con una sección transversal controlada, que luego se corta a
la longitud requerida por el producto a obtener. Es un método de conformado continuo
muy efectivo y eficiente, que usa un equipamiento simple.




                                            12
Figura 8: Método de conformado por extrusión.

   Equipo para la extrusión

En la figura 9 se puede ver una maquina extrusora de tornillo simple usada habitualmente
en la industria cerámica. Consiste de varias secciones y es capaz de trabajar de forma
continua. La primera sección es un molino amasador o mezclador, que contiene dos filas
de palas montadas sobre dos ejes que giran en sentidos opuestos, lo que proporciona una
elevada acción cortante que mezcla de forma eficaz el material, que pasa estrujado entre
las palas.

La alimentación al molino mezclador es la pre-mezcla formada por la tierra y arcilla. El
molino mezclador amasa la pre-mezcla proporcionando homogeneidad, maximizando la
plasticidad y eliminando aire por el efecto de apriete de la pasta.

A continuación, mediante un tornillo de Arquímedes para el transporte del material, la
mezcla es forzada a entrar, a través de una placa perforada, en la cámara de desaireado. El
material en forma de tiras con una sección transversal menor es desaireado de una manera
más uniforme mediante la aplicación de vacío para eliminar tanto aire como sea posible.

                                            13
Finalmente, la mezcla pasa a la cámara de compactación donde otro tornillo de
Arquímedes transporta el material y lo pre-compacta para eliminar tanta porosidad como
sea posible, antes de que pase, debido a la alta presión, por la matriz o dado rígido.

Los productos cerámicos compactos resultantes de sección transversal constante y de gran
longitud son soportados por bandejas y mediante un sistema de corte se les da la longitud
deseada.




                                     Figura 9: extrusora de tornillo simple

                                            14
Secado

El objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad de las piezas antes de su
cocción. El tipo de secado que se lleve a cabo influirá en la resistencia y calidad final de la
pieza después de su cocción. En la figura 10 se observa una planta en donde se realiza un
secado artificial, en el que se emplea fuentes de calor como son los gases procedentes de
quemadores que mediante el proceso de combustión calientan el aire del secadero que
posteriormente es repartido por todo el recinto mediante ventiladores y así disminuir el
contenido de agua hasta un nivel aproximado del 2 %.




                                         Figura 10: Secado del ladrillo

   Cocción

En la figura 11 podemos observar un horno de tipo túnel para la cocción del material. La
cocción es la fase más importante y delicada del proceso de fabricación de ladrillos y tejas.
En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se
muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo
correctamente o no. Las piezas se cuecen en el horno, a una temperatura que va desde
875ºC hasta algo más de 1000ºC [3] por un tiempo aproximado de 24 horas.




                                            15
Figura 11: Cocción del ladrillo

       2.1.2 Control de procesos

Hay dos formas básicas de realizar el control de un proceso industrial.

  Control en lazo abierto

El control de lazo abierto (figura 12), se caracteriza porque la información o variables que
controlan el proceso circulan en una sola dirección, desde el sistema de control al proceso.
El sistema de control no recibe la confirmación de que las acciones que a través de los
actuadores ha de realizar sobre el proceso se han ejecutado correctamente.




               Operarios:
                                    Sistema de
               - consignas                             Actuadores
                                      control
               - ordenes


                                   Producto de                                Producto
                                                         Proceso
                                     entrada                                 terminado


                                      Figura 12: control de lazo abierto




                                           16
Control en lazo cerrado

El control de lazo cerrado (figura 13), se caracteriza porque existe una realimentación a
través de los sensores desde el proceso hacia el sistema de control [4], que permite a este
último conocer si las acciones ordenadas a los actuadores se han realizado correctamente
sobre el proceso.




               Operarios:
               - consignas
               - ordenes            Sistema de
                                                      Actuadores
                                      control



                                   Producto de                              Producto
                                                        Proceso
                                     entrada                               terminado



                                                        Sensores



                                     Figura 13: control de lazo cerrado




  Tipos de procesos industriales.

Los procesos industriales, en función de su evolución con el tiempo, pueden clasificarse en
alguno de los grupos siguientes:

- Continuos.

- Discretos.

- Discontinuos o por lotes.


                                          17
Procesos continuos.

Un proceso continuo se caracteriza porque las materias primas están constantemente
entrando por un extremo del sistema, mientras que en el otro extremo se obtiene de forma
continua un producto terminado (figura 14).




                               Figura 14: proceso continuo.




  Procesos discretos.

El producto de salida se obtiene a través de una serie de operaciones, muchas de ellas con
gran similitud entre sí. La materia prima sobre la que se trabaja es habitualmente un
elemento discreto que se trabaja de forma individual (figura 15).




                                           18
Figura 15: proceso discreto

  Procesos discontinuos o por lotes.

Se reciben a la entrada del proceso las cantidades de las diferentes piezas discretas que se
necesitan para realizar el proceso. Sobre este conjunto se realizan las operaciones
necesarias para producir un producto acabado o un producto intermedio listo para un
procesamiento posterior (figura 16).




                                 Figura 16: proceso discontinuo o por lotes.




                                           19
Estrategias de control

Una característica de la estrategia de control es el de lazo simple o equivalentemente el
tener una sola variable de control y una sola variable manipulada. Existen algunas
aplicaciones sin embargo en las cuales la variable manipulada está en función a la
combinación de dos o más variables de control. Veremos aquí algunas estrategias de
control relacionadas con este concepto.

  Control en cascada

Es una técnica que usa dos sistemas de medición y control para manipular un solo
elemento final (figura 17). Su propósito es incrementar la estabilidad en procesos
particularmente complejos. Ésta ha sido usada durante años y es muy efectiva en muchas
aplicaciones.




                                          Figura 17: control en cascada




                                             20
Control de razón

Como su nombre lo indica, este tipo de control debe mantener una razón o relación fija
entre dos variables. La aplicación más común es la de mantener una relación fija entre dos
flujos. Si bien es cierto que existen algunas aplicaciones que no están basadas en flujo, la
mayoría de las aplicaciones relacionan flujo con flujo. La definición general de flujo usada
aquí es cualquier forma de transferencia de masa o energía. Las siguientes son aplicaciones
típicas para control de razón:

- Mezclado de dos o más componentes. Un ingrediente puede ser seteado como la
   referencia principal y los demás ingredientes son relacionados al anterior (figura 18).

- Control de aire-combustible para un proceso de combustión. En un sistema simple de
   control aire-combustible, el flujo de este último puede ser controlado por un controlador
   de temperatura o presión; la medida del flujo de combustible es luego usada para
   determinar el set point de un controlador de flujo de aire.




                                          Figura 18: control de razón


                                            21
Modos de control

El objetivo principal de un controlador o regulador es mantener la variable de proceso en
un valor pre-establecido (set point). A excepción del control on - off que por naturaleza
hace que la variable oscile alrededor del set point, los controladores estudiados
posteriormente deben tratar de llevar la variable al set point (estabilizarla).

   Acciones de control

Haremos una breve revisión de las principales acciones de control:

- De dos posiciones (on-off).

En aplicaciones en donde no es aceptable la oscilación originada por el control on - off y
que requieran mayor precisión en el control, se pueden aplicar las acciones o modos de
control siguientes:

- Control proporcional (P) o control de un modo.

- Control proporcional-integrativo (PI) ó proporcional derivativo (PD).

- Control proporcional-integrativo-derivativo (PID) o control de tres modos.

   Control de dos posiciones (ON-OFF)

Es la forma más simple del control automático. En algunos casos se llama control todo-
nada (on-off), pero en verdad este último es un tipo de control de dos posiciones. El
control de dos posiciones es usado normalmente cuando la variable controlada no tiene por
qué mantenerse en un valor preciso [5]. Un ejemplo sencillo lo constituye un termostato en
un horno eléctrico.




                                             22
Control proporcional.

La respuesta proporcional es el modo con el cual los otros dos modos son combinados. Es
necesario entonces comprender, que el modo proporcional es la respuesta básica de control
de los controladores automáticos. El control proporcional tiene como objetivo mantener
estable un proceso ante la presencia de un disturbio o cambio de carga. Esto se logra o no
dependiendo del valor asignado a su parámetro de ajuste o constante de proporcionalidad
(Kc). Este parámetro determina la amplitud de la salida del controlador con respecto a la
señal de error. De estar este parámetro adecuadamente ajustado, la variable controlada
deberá aproximarse adecuadamente al valor deseado (set point) y finalmente alcanzarlo.

Es adecuado para sistemas que tienen pequeñas capacitancias y por lo tanto, necesitan
respuestas rápidas a cambios de carga. Este tipo de sistemas requiere bandas
proporcionales angostas o equivalentemente ganancias relativamente grandes. La relación
entre la entrada y la salida de un controlador proporcional se da en la siguiente fórmula:

                                                                            (2.1)

Donde:      es la salida del controlador,    es la ganancia,   es la señal de error y       es la
salida del controlador para error cero

   Control proporcional-integrativo

Su respuesta es expresada por la ecuación:


                                                                            (2.2)

Donde:      es la salida del controlador,    es la constante integrativa,   es el tiempo,      y
  tienen el mismo significado del caso anterior

La salida del controlador integral, está constantemente cambiando mientras existe una
desviación. La razón del cambio, depende no sólo de la señal de error sino también de su
duración.


                                             23
Control proporcional-derivativo

El propósito del modo derivativo es aumentar la velocidad de respuesta del lazo cerrado.
En procesos difíciles de controlar (multi-capacidad), la adición de este modo es a veces
preferible a la acción integral. Mejora tanto la velocidad como la estabilidad de la
respuesta de control, particularmente en sistemas lentos. Esta acción es inversa a la integral
en el sentido que acelera en vez de retardar la acción de control.

La respuesta de un controlador PD se expresa matemáticamente como sigue:


                                                                           (2.3)

En donde      es el tiempo de la acción derivada (a veces se le denota como        ). El nivel
alcanzado por         depende del valor de la ganancia. La acción derivada añadida al modo
proporcional no es deseable en algunos sistemas como los de flujo, en donde los problemas
de ruido (causados por la turbulencia del flujo o acciones de bombeo) debido a la propia
acción derivada se ven amplificados y producen inestabilidad.

   Control de tres modos (PID)

En muchos lazos de control, particularmente en aquellos difíciles de controlar, es deseable
el uso del control proporcional – integral - derivado (PID) La acción derivada tiene el
efecto de eliminar los sobre-picos (overshoot) que comúnmente aparecen cuando se añade
la acción integral a la acción proporcional. La acción derivada además, atenúa la
característica de retardo introducida por la acción integral. Actúa inmediatamente ante la
presencia de algún cambio a la entrada del controlador, quedando de lado luego para
permitir a las acciones proporcional e integral eliminar el error remanente. Actualmente, en
la mayoría de los controladores PID disponibles, el usuario puede seleccionar cualquiera
de los modos para tener un control P, PI, PD o PID, flexibilidad lograda gracias a la
tecnología digital.




                                            24
2.1.3 Controladores Lógicos Programables (PLC)

Los PLCs (figura 19) sirven para realizar automatismos, se puede ingresar un programa en
su disco de almacenamiento, y con un microprocesador integrado, corre el programa, se
tiene que saber que hay infinidades de tipos de PLC [6]. Los cuales tienen diferentes
propiedades, que ayudan a facilitar ciertas tareas para las cuales se los diseñan. Para que un
PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta
información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida
por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de
los accionadores de la instalación.

Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de fabricación de
plástico, en máquinas de embalajes, entre otras; en fin, son posibles de encontrar en todas
aquellas maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así como también, en
aquellas que realizan maniobras de instalación, señalización y control [7].

Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran operaciones como las de
detección y de mando, en las que se elaboran y envían datos de acción a los accionadores.
Además cumplen la importante función de programación, pudiendo introducir, crear y
modificar las aplicaciones del programa. Dentro de las ventajas que estos equipos poseen
se encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos,
pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño
reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra
y la posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo.

Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programables, o
PLC, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos calificados
y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento.




                                            25
SIEMENS               SF     I0.0   Q0.0    CPU 212
                                         RUN    I0.1   Q0.1
                                         STOP   I0.2   Q0.2
                                                I0.3   Q0.3
                                                I0.4   Q0.4
                                                I0.5   Q0.5
                                                I0.6
                                                I0.7
                   SIMATIC
                   S7-200




                    Figura 19: Controladores Lógicos Programables (PLC)

        2.1.4 Sensores y Actuadores

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un
proceso automatizado.

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de
energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da
una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.

Existen varios tipos de actuadores como son:

-   Electrónicos

-   Hidráulicos

-   Neumáticos

-   Eléctricos

Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos
mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se


                                           26
necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos [9]. Sin embargo, los
hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de
mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos
también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una
magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad
eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar),
una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. (figura 20).

Un sensor se diferencia de un transductor, en que el sensor, está siempre en contacto con la
variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que
aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda
interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha
la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la
temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una
forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz,
Industria aeroespacial, Medicina, Industria de manufactura, Robótica, etc.

Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el
 acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.




                                            27
Figura 20: sensores y actuadores

       2.1.4 Motores eléctricos

Los motores eléctricos se han desarrollado en un frenético proceso evolutivo que comienza
a mediados del siglo XIX y que aun continúa en la actualidad. Innumerables patentes de
conocidos inventores tales como Edison y Tesla entre muchos otros, realizaron
contribuciones significativas que lograron eficacia y eficiencia en la conversión
electromecánica de energía.

      Características comunes

Las máquinas eléctricas rotativas convencionales, presentan generalmente las siguientes
características comunes:

1. Poseen un eje mecánico a través del cual se realiza el intercambio de energía.

2. Tienen una pieza estática o inmóvil denominada estator.

3. Disponen de una pieza móvil denominada rotor en el caso particular de las máquinas
  cilíndricas.

                                           28
4. Generalmente son cilíndricas.

5. El flujo en el entrehierro de la máquina es periódico (figura 21).




          Figura 21: Configuración cilíndrica de los conductores en una máquina

       Arranque de motores de inducción

Cuando se utiliza una máquina de inducción para arrancar y accionar una carga mecánica a
una velocidad determinada, es posible que sucedan tres situaciones diferentes:

1. El par eléctrico de arranque que suministra la máquina puede ser inferior al par
  mecánico que requiere la carga en reposo para comenzar a moverse [10]. En esta
  situación la máquina no puede acelerar, el rotor está detenido o bloqueado. La corriente
  es varias veces la corriente nominal y si no se pone remedio a esta situación, la máquina
  corre un serio riesgo de dañarse por calentamiento excesivo.

2. El par eléctrico es exactamente igual al par de la carga. Esta situación tiene los mismos
  problemas que el primer caso. Si los pares eléctrico y mecánico están equilibrados, no es
  posible acelerar la máquina.




                                            29
3. El par eléctrico de arranque es mayor que el par mecánico de la carga. En estas
  condiciones, existe un par acelerante que permite incrementar la velocidad del rotor,
  hasta un punto de la característica par eléctrico - deslizamiento donde se equilibran los
  pares de la máquina y de la carga. Si la velocidad alcanzada en este punto es cercana a la
  velocidad sincrónica, la corriente disminuye a un nivel que permite la operación en
  régimen permanente. Cuando la máquina opera en este punto, un pequeño incremento de
  la carga mecánica, reduce la velocidad e incrementa el par eléctrico de accionamiento,
  obteniéndose un nuevo punto de operación.

  En la figura 22 se observa que una máquina de inducción produce más par de arranque
  en la medida que la resistencia del rotor aumenta. Una máquina con alta resistencia en el
  rotor tiene deslizamientos de operación más grandes. Las pérdidas en el rotor se
  incrementan durante la operación en régimen permanente cuando se utilizan resistencias
  grandes en estas bobinas, y esto repercute desfavorablemente en el rendimiento de la
  máquina.




    Figura 22: Condiciones de arranque del motor con diferente resistencia en el rotor




                                          30
Corriente de arranque

Un problema importante en la operación de la máquina de inducción es la elevada corriente
que esta absorbe durante el proceso de arranque. La corriente de arranque de una máquina
de inducción se encuentra entre tres y seis veces la corriente nominal de la máquina, y en
algunas ocasiones aún más. La caída de tensión en los conductores de alimentación y en el
sistema puede sobrepasar el máximo permitido. La tensión de alimentación de la máquina
no debe estar nunca por debajo del 5% de su valor nominal.

Existen cargas mecánicas que a baja velocidad no ofrecen par resistente importante y este
crece paulatinamente con la velocidad. En este caso es posible utilizar sistemas de arranque
de la máquina de inducción a tensión reducida que contribuyen a disminuir la magnitud de
la corriente en la máquina durante el proceso de aceleración. Un arranque a tensión
reducida, incrementa el tiempo de aceleración de la máquina y su carga mecánica, pero las
corrientes disminuyen en la misma proporción que la tensión aplicada [11].

Algunas máquinas de inducción que se utilizan en sistemas relativamente débiles, como
puede ser el caso de los ascensores y elevadores residenciales, se diseñan con reactancias
de dispersión muy grandes, para reducir la corriente durante el proceso de arranque a dos o
tres veces la corriente nominal, disminuyendo de esta forma el impacto de los frecuentes
arranques en el perfil de tensión de la red eléctrica.

Para reducir la corriente durante el proceso de aceleración de la carga mecánica se han
utilizado varios sistemas. Estos arrancadores difieren unos de otros en el método de
reducción de tensión. Algunos utilizan el cambio de conexiones de las bobinas de la
máquina, otros utilizan transformadores o auto transformadores y los más modernos se
diseñan mediante convertidores electrónicos de potencia. Los arrancadores son costosos
para ser aplicados a máquinas pequeñas, y el impacto de la corriente de arranque en estas
máquinas no es importante ni para la máquina, ni para la red. Es necesario recordar que
una máquina pequeña tiene una relación superficie-volumen muy grande y esto le permite
disipar bien sus pérdidas.

-

                                             31
2.2 ESTADO DEL ARTE

La fabricación de ladrillos surge en países en los que escasea la piedra y abunda la Arcilla.
Las construcciones de ladrillo más primitivas ofrecían alguna vez innovaciones respecto de
las construcciones de piedra, pero muchas veces eran similares a éstas. Las unidades de
barro formadas a mano y secadas al sol, así como el mortero de barro constituyen el estado
del arte de la construcción.

El avance de la tecnología de la mampostería en Europa se detiene por varios siglos ya que
se dejan de fabricar ladrillos; los morteros de cemento y el concreto, desaparecen,
perdiéndose su tecnología, siendo rescatada 13 siglos después por Smeaton, el fundador de
la ingeniería civil moderna, quien en 1756 reconoció la necesidad de usar en Inglaterra una
mezcla de cal y puzolana italiana para la reconstrucción de partes de estructuras
sumergidas o expuestas a la acción del mar.

Con la revolución industrial (siglo XVIII), se extendió la aplicación de la mampostería de
ladrillos de arcilla en Inglaterra. Desde un inicio las grandes plantas para fabricar ladrillos
se ubicaron en la vecindad de las minas de carbón, combustible abundante y barato. Un
paso importante en el mejoramiento de la producción de las piezas lo constituyó el cambio
de combustible, usualmente a gas y el salto más importante fue el rediseño de los hornos,
emprendido en países como Dinamarca, donde era muy grande la necesidad de economizar
combustible. El perfeccionamiento del horno fue acompañado de maquinaria auxiliar:
molinos, trituradoras y mezcladoras para las materias primas; extrusoras y extrusoras
mecánicas para el formado de unidades. El cambio más significativo durante la revolución
industrial fue la gradual sustitución de la vía empírica por métodos científicos. Se realizó
un análisis racional de las materias primas, una medición exacta de temperaturas del horno
y una formulación de las normas para impedir el agrietamiento en ladrillos.




                                            32
3. DISEÑO, SIMULACION E IMPLEMENTACION


Para realizar este proyecto se toma en cuenta los elementos de control que existen en la
empresa que se encuentran alojados dentro de tableros eléctricos, lo que denominaremos;
tablero fuerza y tablero de control (mando), y además un tablero adicional donde se alojara
el PLC con sus componentes asociados, en la cual se realiza el enlace con los dos tableros
anteriores.

En el tablero de fuerza se encuentran los dispositivos de control para el arranque y
protección de motores eléctricos, siendo estos los contactores e interruptores
termomagneticos. Estos contactores son accionados por una de las salidas del PLC
dependiendo a una lógica de programación.

En el tablero de control se encuentran los pulsadores para el accionamiento de diferentes
actuadores, y cada actuador consta de dos pulsadores para la puesta en marcha y parada de
los motores eléctricos, estos pulsadores se encuentran conectados a la entrada del PLC.

En el tablero del PLC están todos los dispositivos para la conexión del tablero de fuerza y
mando, y estos se realizan mediante borneras de conexión, y además cuenta con un lcd en
donde se visualiza las alarmas de seguridad que han sido accionados.




  3.1 Diagrama de flujo de la de tesis

Con el fin de cumplir los requisitos planteados y lograr dar solución al problema existente,
se seguirá la siguiente secuencia de la figura 23 para desarrollar el programa, hasta obtener
un resultado satisfactorio.
                                           33
Análisis del problema y
                                 planteamiento de la
                                   posible solución




                                 Realizar cableado de
                                 entradas y salidas del
                                 PLC, realizar pruebas


                                                                 Correcciones y
                                       ¿Funciona?                modificaciones
                                                                 pertinentes




                                   Codificación de la
                                    solución usando
                                   MICROWIN V4


                                                                 Correcciones y
                                       ¿Funciona?                modificaciones
                                                                 pertinentes



                                            FIN


                                  Figura 23: diagrama de flujo


  3.2 Diseño

A continuación se describe el funcionamiento de la maniobra en función de los esquemas
eléctricos que se han diseñado y que se pueden comprobar con el anexo respectivo.



                                           34
Nota. Por seguridad, se implementa en la fase de montaje que todas las partes metálicas de
la maniobra estén conectadas a tierra.

Esquemas eléctricos – ANEXO 1

El interruptor 2GQF es el interruptor general que abastece de energía al tablero principal y
mando, el accionamiento del interruptor ante un corte de energía o sobrecarga de corriente
es en forma inmediata, además cuenta con un circuito auxiliar para una parada de
emergencia siendo accionados por los interruptores 2SB1 Y 2SB2.

Esquemas eléctricos – ANEXO 2

Los dispositivos 3LL1, 3LL2 y 3LL3 son lámparas que indican si las tres fases de la línea
de alimentación están presentes, estos se pueden visualizar solamente si se abre la puerta
de los tableros, en donde se encuentra instalados un interruptor para cada lámpara. El V1
es un voltímetro que se encuentra instalado en la parte frontal del tablero, este instrumento
indica el nivel de tensión de la línea de alimentación.

Esquema eléctrico – ANEXO 3

El transformador 4T1 es la encargada de reducir el voltaje de 440v a 220v, es con esta
tensión que trabaja todo el sistema de control, la línea de 230L0 alimenta al circuito para el
interruptor principal (ver ANEXO 1), 230L1 Y 230L2 alimenta al circuito de mando

Esquema eléctrico – ANEXO 4

El interruptor QF0 es un dispositivo de protección para la fuente de alimentación, esta
fuente tiene como entrada un nivel de tensión de 220vac y entrega 24vdc al PLC y a sus
módulos de ampliación incluyendo los reles encapsulados.

Esquema eléctrico – ANEXO 5

Las lámparas de señalización 5HL3 Y 5HL4 son para indicar que la tensión de mando ha
sido habilitada, y 5HL5 es para indicar que se encuentra apagado. Con estas lámparas se


                                            35
pueden observar si el sistema cumple con las condiciones eléctricas para poner en
funcionamiento la maquina.

Esquema eléctrico – ANEXO 6

Los contactores 8K1-8K5 son para poner en funcionamiento el circuito de mando
habilitando con la línea 230L1 a los circuitos auxiliares. Estos pueden ser apagados desde
diferentes lugares en caso suceda una emergencia o una variación instantánea del nivel de
tensión de la alimentación principal.

Esquema eléctrico – ANEXO 7

Este circuito se encarga de encender al motor de la extrusora, el tipo de arranque es de
estrella triangulo y lleva un dispositivo controlador de corriente denominado ZEV para
poder apagar al motor en forma automática si la corriente sobrepasa por encima de la
nominal, y en la línea de fuerza lleva un indicador de corriente de trabajo que sirve como
referencia al operador de maquina para la humectación del material, ya que la corriente del
motor es proporcional a la cantidad de humedad con que trabaja.

Esquema eléctrico – ANEXO 8

Este circuito se encarga de encender al motor del alimentador de la extrusora, el tipo de
arranque es de estrella triangulo, este motor es la encargada de abastecer de material a la
extrusora

Esquema eléctrico – ANEXO 9

La extrusora tiene un sistema de lubricación para el sistema de engranajes interna, y esto lo
realiza mediante una bomba de presión para que pueda abastecer mediante tuberías en la
parte interna de la extrusora, este motor es el 13M1 que tiene un arranque directo, sea en
forma manual o con el encendido del motor de la extrusora. El recipiente donde se aloja el
aceite se tiene que mantener a una determinada temperatura para mantener la viscosidad
del aceite, esto lo realiza mediante una resistencia 13R1, que es controlado mediante un
termostato que esta en contacto con el aceite, el tipo de control es ON-OFF.

                                           36
El mismo proceso se realiza para el ANEXO 10, que es la encargada del alimentador de
extrusora.

Esquema eléctrico – ANEXO 11

El Arpión 1 y Arpión 2 son puestos en movimiento por los motores 17M1 y 17M2
respectivamente, y estos a la vez son accionados mediante un contactor trifásico. El
contactor es accionado por el PLC mediante un rele encapsulado. También cuenta con in
interruptor termo magnético que sirve como protección al motor en caso de sobrecarga, y
sobre el va acoplado un contacto auxiliar donde se a conectado una línea de 24vdc para que
pueda entregar esa señal al PLC indicándole que el interruptor ha sido accionado.

Esquema eléctrico – ANEXO 12

Mediante el contactor 20K1 y 22K1 se acciona las electroválvulas 20YV1 y 22YV2
respectivamente, estas electroválvulas dejan pasar aire a una determinada presión para
poder accionar un sistema neumático para acoplar el motor con la maquina extrusora y así
poner en movimiento el sistema mecánico de la extrusora para la salida del material. Una
condición importante es que el motor encienda sin que este acoplado a la extrusora, en caso
contrario se podía ocasionar daños al motor o a la maquina, es por ello que el motor de la
extrusora tiene que arrancar en vacío.

Esquema eléctrico – ANEXO 13

En este circuito los reles K6 a K10 son encapsulados, se a utilizado como interfase con el
PLC. El rele K6 indica que ha sido accionado uno de los interruptores de emergencia EM1
o EM2 que esta ubicado en la planta para que los operarios lo puedan accionar ante
cualquier emergencia o cuando se esta realizando alguna reparación en la maquina. El rele
K7 indica que la cámara de vació que se encuentra dentro de la maquina extrusora esta
lleno de material, esto sucede cuando la entrada de material es mayor que la salida, en este
caso el PLC se encarga de apagar el sistema neumático del alimentador de la extrusora
para poder desalojar el material residual de la cámara de vacío, una vez desocupada se
acciona en forma inmediata y continua el proceso. Los reles K8, K9 y K10 indican que los

                                           37
motores de la extrusora, alimentador de extrusora y bomba de vacío están encendidos, ya
que con uno de estos motores apagados no se debería de abastecer de material a la maquina
extrusora.

Esquema eléctrico – ANEXO 14

Todo los motores de la línea de producción cuentan con interruptores termomagneticos, al
ser accionados uno de ellos por alguna sobrecarga o un problema eléctrico, accionan a un
rele encapsulado (K11) que hace de interfase con el PLC, este se encarga de detener el
proceso y a la vez accionar una sirena de alerta.

Esquema eléctrico – ANEXO 15, 16,17, 18, 19, 20, 21, 22

En estos anexos se muestra la conexión de las entradas y salida del PLC, en el caso de las
entradas, se reparte una línea común de 24vdc a cada interruptor, cuando estos
interruptores cambian de estado, hacen cambiar también el estado de cada entrada del PLC,
enviándoles 0 o 24 voltios dc. Y las salidas se activan de acuerdo al código de programa, y
mediante un rele de protección se acciona el contactor de cada motor respectivo.

Esquema eléctrico – ANEXO 23, 24, 25

Aquí se muestran los arranques de los motores principales que son mayores a 50 HP. Estos
motores tienen un arranque electromecánico, cuando el contactor de triangulo se acciona,
quiere decir que el motor esta totalmente encendido, estos motores permanecen encendidos
las 24 horas del día, solamente se apagan ante una sobrecarga y para ello se usa un
contacto de este contactor para llevar una línea de 24 voltios para entregar esa señal al
PLC, indicándole que el motor se encuentra encendido, en caso contrario la línea de
extrusión se debe detener en forma instantánea antes que afecte al resto del proceso.




Programa PLC – ANEXO 26




                                            38
El programa del PLC esta realizado en lenguaje Ladder y se encuentra dividido en 62
segmentos (NETWORK), del 0 al 43 se muestra el código del programa en lenguaje
LADDER, donde se encuentra todas las condiciones para que la línea de extrusión pueda
trabajar en MANUAL o AUTOMÁTICO, y desde el segmento 44 al 62 se muestra el
código de programa escrito en lenguaje de instrucciones para poder visualizar las alarmas
que han sido accionadas, estos códigos de alarma se visualizara en código binario por el
BYTE 0 del PLC, lo cual se deja preparado para conectar un visualizador mediante un
display de tipo LCD. A continuación se describe el funcionamiento de cada instrucción del
programa:

 BIT                                    DESCRIPCION
 I 0.0   Presión de aceite de la extrusora
 I 0.1   Presión de aceite del alimentador de la extrusora
 I 0.2   Presión de aire de la extrusora
 I 0.3   Presión de aire del alimentador de la extrusora
 I 0.4   Interruptor de habilitación de las máquinas para la línea de extrusión
 I 0.5   Interruptor para la parada de la línea en caso de emergencia
 I 0.6   Sensor que indica que la cámara de vacío esta funcionando
 I 0.7   Controlador de corriente del motor de la extrusora
 I 1.0   Contacto del contactor triangulo del motor extrusor (encendido)
 I 1.1   Contacto del contactor triangulo del motor alimentador extrusora (encendido)
 I 1.3   Contacto que me indica que uno de los interruptores térmicos esta accionado
 I 2.0   Contacto del selector en posición de MANUAL
 I 2.1   Contacto del selector en posición de AUTOMATICO
 I 2.2   Pulsador de parada del ARPION 1
 I 2.3   Pulsador de marcha del ARPION 1
 I 2.4   Pulsador de parada del ARPION 2
 I 2.5   Pulsador de marcha del ARPION 2
 I 2.6   Pulsador de parada de electroválvula de la extrusora
 I 2.7   Pulsador de marcha de electroválvula de la extrusora
 I 3.0   Pulsador de parada de electroválvula del alimentador extrusora
 I 3.1   Pulsador de marcha de electroválvula del alimentador extrusora
 I 3.2   Selector de exclusión de la electroválvula alimentador extrusora
 I 3.3   Selector de exclusión para fajas en caso se llene la cámara de vacío
 I 3.4   Interruptor térmico para protección del motor de ARPION 1


                                          39
I 3.5   Interruptor térmico para protección del motor de ARPION 2
I 3.6   Interruptor térmico para protección de la electroválvula extrusora
I 3.7   Interruptor térmico para protección de la electroválvula alimentador extrusora
I 4.0   Pulsador para marcha del cajón alimentador
I 4.1   Pulsador de parada del cajón alimentador
I 4.2   Pulsador para marcha de la faja 1
I 4.3   Pulsador de parada de la faja 1
I 4.4   Pulsador para marcha de la faja 2
I 4.5   Pulsador de parada de la faja 2
I 4.6   Pulsador para marcha de la faja 3
I 4.7   Pulsador de parada de la faja 3
I 5.0   Pulsador de marcha para la faja de tolva
I 5.1   Pulsador de parada para la faja de tolva
I 5.2   Pulsador de marcha para el capacho
I 5.3   Pulsador de parada para el capacho
I 5.4   Selector para la exclusión de la faja de tolva
I 5.5   Selector para la habilitación de la electroválvula de humectación del material
I 7.0   Interruptor térmico para la protección del motor de la faja tolva
I 7.1   Interruptor térmico para la protección del motor del cajón alimentador
I 7.2   Interruptor térmico para la protección del motor del capacho
I 7.3   Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 1
I 7.4   Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 2
I 7.5   Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 3
I 7.6   Interruptores de los térmicos de motores laminadores y amasadora
I 7.7   Contacto de contactor triangulo de motores laminadores y amasadora
Q 0.0   Dato D0 para codificación de tipo de alarma accionado
Q 0.1   Dato D1 para codificación de tipo de alarma accionado
Q 0.2   Dato D2 para codificación de tipo de alarma accionado
Q 0.3   Dato D3 para codificación de tipo de alarma accionado
Q 0.4   Dato D4 para codificación de tipo de alarma accionado
Q 2.0   Acciona el motor de arpión 1
Q 2.1   Acciona el motor de arpión 2
Q 2.2   Acciona la electroválvula de la extrusora
Q 2.3   Acciona la electroválvula del alimentador de la extrusora
Q 2.5   Acciona una sirena cuando la cámara de vacío se encuentra llena
Q 2.6   Acciona una sirena cuando se presiona el interruptor de emergencia
Q 2.7   Acciona una lámpara intermitente cuando se activa un interruptor térmico

                                          40
Q 3.0   Acciona el motor de la faja tolva
Q 3.1   Acciona el motor del cajón alimentador
Q 3.2   Acciona el motor del capacho
Q 3.3   Acciona el motor de la faja 1
Q 3.4   Acciona el motor de la faja 2
Q 3.5   Acciona el motor de la faja 3
Q 3.6   Acciona la electroválvula para la humectación del material
Q 3.7   Acciona el pistón para limpieza de laminadores
M 0.0   Indica que la presión de aceite de la extrusora con presión normal
M 0.1   Indica que la presión de aceite del alimentador extrusora con presión normal
M 0.4   Indica que las presiones de aire y aceite con presión normal
M 0.5   Indica que todos los motores se encuentran encendidos
M 0.6   Todos los interruptores térmicos se encuentran desactivados
M 1.0   Habilita el funcionamiento en manual
M 1.1   Habilita el funcionamiento en automático
M 1.3   Los motores principales de encuentran encendidos
M 1.5   Habilita la exclusión de las fajas transportadoras
T 37    Retardo a la desconexión por 5 seg. para la presión de aceite de la extrusora
T 38    Retardo a la desconexión por 5 seg. para la presión de aceite del alim. extrusora
T 39    Retardo a la conexión cuando todas las condiciones de automáticos están ok
T 40    Tiempo de encendido de la sirena por 10 seg. De la cámara de vacío
T 41    Tiempo de retardo a la desconexión por 40 seg. De la faja 1 en automático
T 42    Tiempo de retardo a la desconexión por 1 seg. De la faja 1 en manual
T 43    Tiempo de encendido por 5 seg. del tablero de fuerza
T 44    Retardo a la desconexión por 5 seg. de los pistones de laminadores
T 45    Tiempo de retardo a la desconexión por 40 seg. de los arpiones 1 y 2
T 50    Retardo a la conexión para inicio en manual
T 51    Retardo a la conexión para el inicio en automático




                                          41
3.3 Simulaciones

Para la simulación del proyecto se utiliza el simulador del programa MicroWIN sp6 v4.0
de siemens, este simulador nos permite visualizar a las entradas y salidas del PLC en
tiempo real.

En la figura 24, se muestra la simulación de las salidas del Arpión 1 y 2, electro válvulas
de la extrusora y alimentador extrusora, en la grafica podemos observar que las líneas 1, 2
y 3 son las entradas del PLC para el funcionamiento en manual, automático y marca de
habilitación en automático respectivamente, y en las líneas 4, 5, 6 y 7 son las salidas del
PLC, se puede observar que cuando el selector se encuentra en posición de MANUAL los
motores del Arpion 1 y 2 se encienden y apagan con sus respectivos pulsadores, y lo
mismo sucede con las electroválvulas. Cuando el selector está en la posición apagado,
ninguno de los actuadores se accionan, en cambio cuando están en AUTOMATICO estos
actuadores dependen de un interruptor de habilitación, cuando se coloca en OFF este
interruptor las electroválvulas se apagan, en cambio los arpiones permanecen encendidos
por 40 segundos, se pone este retardo a la desconexión por que la parada de la maquina es
menor a 30 segundos.




                     Figura 24: simulación de arpiones y electro válvulas


                                            42
En la figura 25 se observa la simulación de los motores que accionan a las maquinas
vaivén, cajón alimentador y capacho. Cuando el selector MAN/AUT se encuentra en
MANUAL, los motores del vaivén y cajón alimentador se pueden encender en forma
independiente, en cambio el motor del Capacho enciende en forma indiferente si el
interruptor MAN/AUT este habilitado. Cuando se realiza el cambio del selector de
MANUAL a AUTOMATICO se apagan los motores excepto el motor del Capacho, y
cuando está en AUTOMATICO el encendido de estos motores dependen solamente del
interruptor de habilitación.




                       Figura 25: simulación fajas de tolva y capacho




                                           43
En la figura 26 observamos la simulación de las fajas transportadoras 1, 2 y 3, y la
electroválvula de la amasadora para la humectación del material. Cuando el selector
MAN/AUT está en la posición de MANUAL se encienden los motores y la electroválvula
en forma independiente, al realizar el cambio de MANUAL a AUTOMATICO el
encendido de los motores dependerán del accionamiento del interruptor de habilitación, al
poner en OFF el interruptor de habilitación, los motores se apagan excepto el motor de la
faja 1, este motor tiene un retardo a la desconexión por 40 segundos, porque no es
necesario que se apague en el lapso de este tiempo, con este evitamos los arranque
innecesarios del motor.




                      Figura 26: simulación de fajas transportadoras




                                          44
En la figura 27 se observa la simulación de las alarmas, en la fila n° 1 podemos
observar la marca del PLC M_PRESIONES donde están conectados los sensores de
presión de aceite y aire de la extrusora y alimentador extrusora, cuando se genera una
falla de presiones se acciona la sirena de aviso SIR_TAB_PRINC por un tiempo de
10 segundos, lo mismo sucede cuando algunos de los motores principales se apagan,
en cambio cuando se accionan alguno de los guardamotores se acciona la marca del
PLC M_TERM_OK, en este caso se enciende la sirena SIR_TAB_PRINC                 y una
lámpara intermitente color rojo.




                       Figura 27: simulación de alarmas




                                     45
3.4 Implementación

La implementación se realiza en un tablero eléctrico de 60x50x30 cm. dentro de ellos se
alojan el PLC con sus módulos de ampliación (ver figura 28). El tablero se encuentra
anclado en la parte lateral del tablero de fuerza, y en la parte inferior derecha se realiza un
agujero para poder pasar los cables de conexión tanto para las entradas y salidas.

Para el armado y ubicación de componentes del tablero se realiza de la siguiente manera:

En la plancha anaranjada (ver figura 28), se fijan con pernos las canaletas de tipo riel DIN
en tres niveles de forma paralela, y en cada nivel se coloca las canaletas porta cables. En la
parte superior se instala el PLC con 4 módulos de ampliación, en la parte central 2 bases
porta reles encapsulado, cada base consta de 8 reles, en total son 16 reles encapsulados, en
la parte inferior se instala borneras para la conexión de las entradas y salidas para el PLC,
además de una fuente de alimentación de 24 vdc. Para la alimentación de los sensores y los
módulos de ampliación del PLC, también se instala un interruptor termo magnético como
un sistema de protección de los dispositivos que están instalados en este tablero.

El cableado eléctrico se realiza con cables de diferentes colores para diferenciar el nivel de
tensión con la que se encuentra trabajando, el color rojo es para la línea de 220 voltios que
alimenta a los contactores, el color azul es para la línea de 24 vdc. que se utiliza para
alimentar a los sensores y pulsadores del tablero de mando, y el color amarillo-verde es
para conectar a la línea de tierra, esto es para proteger de ruido eléctrico a los componentes
e inclusive protege al personal que trabaja en este tablero. Es importante diferenciar los
cables de esta manera para no cometer errores al momento de realizar el cableado, y
además cuando se requiera realizar mediciones, esto ayuda de antemano saber que tensión
debe tener esta línea.

El cableado eléctrico se realiza de punto a punto entre los sensores y actuador con las
entradas y salidas del PLC, cada cable lleva en sus extremos una numeración diferente
mediante unos marcadores numéricos, a cada cable se le asigna la numeración de acuerdo a
que puerto del PLC se encuentra conectada.


                                            46
Figura 28: tablero eléctrico




           47
4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

  4.1 Resultados

Desde que se implemento el sistema se han reducido las fallas por problemas eléctricos en
un 100% y las fallas mecánicas que originaban los arpiones 1 y 2, y la faja transportadora
nº 1, no han vuelto a ocurrir alargando de esta manera el tiempo de vida de los sistemas
mecánicos.

La capacidad de producción de ladrillos en la línea de extrusión es de 390 millares por día,
pero por diversos factores (entre ellos se encuentra el motivo de estudio de este proyecto),
la producción era de 345 millares por día, esto quiere decir que la producción se realiza en
un 88.4% de la capacidad total. Ahora la producción se a incrementado a 351.4 millares, o
sea tenemos un incremento de la producción en un 1.7%, que es 6.4 millares.

Se ha reducido la frecuencia de mantenimiento preventivo que se realizaba a los motores
del arpion 1, arpion 2 y la faja transportadora n° 1, de un mes a 6 meses, reduciendo de
esta manera el costo por el mantenimiento.

El origen de las fallas que generaban paradas inesperadas, requerían de un determinado
tiempo para su ubicación, estas paradas usualmente se producían por sobrecarga de los
motores eléctricos, para ello el motor cuenta con un dispositivo de protección, al
accionarse este dispositivo se cambia el estado de la entrada del PLC al cual está
conectado, esta falla se visualiza en codificación binaria. Cada falla se puede visualizar en
código binario y así se puede ubicar el origen de la falla con mayor rapidez.

Se ha realizado pruebas en la salida del PLC para la humectación del material, y además se
observó en el simulador del PLC en línea con el proceso, el accionamiento en forma
instantánea de las electroválvulas, reduciendo el tiempo muerto que generaba el operador
de máquina, por realizar el control manualmente




                                             48
4.2 Conclusiones

Este proyecto si bien da solución a una problemática de la empresa, instalando equipos
electrónicos para el control del proceso, se ha visto en la necesidad de capacitar al personal
técnico para la programación y mantenimiento al PLC

Dado que el proceso es en línea la automatización del mismo resulta una excelente opción
para facilitar el proceso y lograr los mejores resultados posibles sin supervisión constante.

Hay varias técnicas de control que se pueden utilizar (por ejemplo PID que es la mas usada
a nivel industrial) para el control de humedad, pero dada la velocidad de las dinámicas del
sistema y la naturaleza de los actuadores (digitales) se opta por un control ON OFF, que
resulta suficiente para las exigencias del proceso.

La naturaleza de los actuadores es parte integral del diseño y programación del
controlador, por lo que se debe tener en cuenta o, como en este caso, hacer diseño conjunto
del controlador y los actuadores para determinar el tipo de controlador y de salidas
necesarias para el control del proceso.

  4.3 Trabajos Futuros

El sistema que se encuentra instalado, es flexible para realizar ampliaciones para poder
realizar otros procesos que optimicen aun mas al proceso, tal es el caso del control de
humedad del barro que es un proceso necesario para las empresas ladrilleras, ya que con
esto se puede mejorar la calidad del producto, y reducir las mermas de producción, y
además seria un sistema autónomo, no dependería de un operario para realizar este
proceso, en este proyecto se esta realizando mediante una válvula de control de tipo ON-
OFF, ya que realizar otro tipo de control como por ejemplo el control PID se mejoraría el
proceso de humectación, pero para ello se requiere una mayor inversión, y diseñar un
sistema de medición de la humedad del material que no este en contacto con el material, ya
que esto se desgastan con el rozamiento.




                                            49
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Luis Jiménez López. “Técnica de la Construcción con ladrillo”, CEAC Técnico,
    Editorial CEAC S.A, 2005

[2] José Luis Barbado. “HORNOS DE BARRO y de ladrillo”. Buenos Aires. Editorial
    ALBATROS SACI. 2005

[3] Julián Rodríguez Montes, Lucas Castro Martínez, Juan Carlos del Real Romero.
    “PROCESOS INDUSTRIALES para materiales no metálicos”. Madrid. Editorial
    visión net. 2001

[4] Creus Sole, Antonio, “Instrumentación Industrial”. 6ta edición. Editorial AlfaOmega,
    Barcelona. 1997

[5] W. Bolton. “Sistemas de control electronico en ingeniería mecánica y eléctrica”. 2da
    edición. Editorial AlfaOmega S.A. Barcelona. 2001

[6] E. A. PARR. “Programmable controllers. An ingeneer’s”. third edition. Burlington.
    Editorial Newnes. 2003

[7] R. W., LEWIS. “Programing Industrial control Systems using IEC 1131-3”. Published
    by: the institution of electrical engineers. London. 1998

[8] ED., DROPKA. “TOSHIBA Médium PLC”. Washington. 1996

[9] Ramón Pallas Areni. “SENSORES Y ACONDICIONADORES DE SEÑAL”.
    Barcelona. Editorial Marcombo. 2003

[10] CH. L., DAWES. “Electricidad Industrial”. New York. Editorial Mc Graw-HILL.
    1981

[11] ALLER,     José    Manuel.         “MÁQUINAS         ELÉCTRICAS     ROTATIVAS:
    INTRODUCCIÓN A LA TEORIA GENERAL”. Caracas. Editorial EQUINOCCIO.
    2007.


                                          50
ANEXO 1: Alimentación general del tablero eléctrico




                                                      51
ANEXO 2: Iluminación de tablero eléctrico




                                            52
ANEXO 3: Alimentación del circuito de mando




                                              53
ANEXO 4: Circuito de alimentación para el PLC




                                                54
ANEXO 5: Indicación de estado del circuito de mando




                                                      55
ANEXO 6: Circuito de mando




                             56
ANEXO 7: Circuito de mando y fuerza para el motor de extrusora




                                                        57
ANEXO 8: Circuito de mando y fuerza para el motor de alim. extrusora




                                                         58
ANEXO 9: Circuito de mando y fuerza para al bomba de aceite de la extrusora




                                                         59
ANEXO 10: Circuito de mando y fuerza para la bomba de aceite del alim. extrusora




                                                         60
ANEXO 11: circuito de mando y fuerza para arpion 1 y 2




                                                         61
ANEXO 12: Electroválvulas de extrusora y alim. extrusora




                                                           62
ANEXO 13: Sensor de cámara de vacío llena




                                            63
ANEXO 14: Circuito de térmicos activados




                                           64
ANEXO 15: Entrada del BYTE 0 y BYTE 1 del PLC




                                                65
ANEXO 16: Entrada y salida del BYTE 2 del PLC




                                                66
ANEXO 17: Entrada y salida del BYTE 3 del PLC




                                                67
ANEXO 18: Entrada y salida del BYTE 4 del PLC




                                                68
ANEXO 19: Entrada del BYTE 5 del PLC




                                       69
ANEXO 20: Entrada del BYTE 7 del PLC




                                       70
ANEXO 21: Circuito de seguridad de laminadores y amasadora




                                                      71
ANEXO 22: Circuito de mando para electroválvula de amasadora y pistones




                                                        72
ANEXO 23: Circuito de mando y fuerza para motor de laminador rápido




                                                       73
ANEXO 24: Circuito de mando y fuerza para motor de laminador lento




                                                       74
ANEXO 25: Circuito de fuerza y mando para motor de amasadora




                                                      75
ANEXO 26: Código de programa para el PLC




                               76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Network 43 // alarma presión de aceite extrusora
      LDN I0.0
      MOVB 1, QB0

Network 44 // alarma presión de aceite alim. extrusora
      LDN I0.1
      MOVB 2, QB0

Network 45 // alarma presión de aire extrusora
      LDN I0.2
      MOVB 3, QB0

Network 46 // alarma presión de aire alim. extrusora
      LDN I0.3
      MOVB 4, QB0

Network 47 // alarma hongo de emergencia presionado
      LDN I0.5
      MOVB 5, QB0

Network 48 // alarma cámara de vacío llena
      LD I0.6
      MOVB 6, QB0



                                     86
Network 49 // zev 1 activado
      LDN I0.7
      MOVB 7, QB0

Network 50 // termico arpion 1 activado
      LDN I3.4
      MOVB 8, QB0

Network 51 // termico arpion 2 activado
      LDN I3.5
      MOVB 9, QB0

Network 52 // termico ev. extrusora activado
      LDN I3.6
      MOVB 10, QB0

Network 53 // termico ev. alimentador extrusora activado
      LDN I3.7
      MOVB 11, QB0

Network 54 // termico del tablero nuevo
      LDN I1.3
      MOVB 12, QB0

Network 55 // termico de vaiven activado
      LDN I7.0
      MOVB 13, QB0

Network 56 // termico de cajon alimentador activado
      LDN I7.1
      MOVB 14, QB0

Network 57 // termico de capacho activado
      LDN I7.2
      MOVB 15, QB0

Network 58 // termico de faja 1 activado
      LDN I7.3
      MOVB 16, QB0

Network 59 // termico de faja 2 activado
      LDN I7.4
      MOVB 17, QB0

Network 60 // termico de faja 3 activado
      LDN I7.5
                                    87
MOVB 18, QB0

Network 61 // térmico de laminador y amasadora activado
      LDN I7.6
      MOVB 19, QB0

Network 62 // funcionamiento ok
      LDN M0.6
      A   M1.3
      A   I7.2
      A   M0.4
      A   I0.5
      A   I0.7
      AN I0.6
      MOVB 0, QB0




                                   88
ANEXO 27: Materiales y costo para el proyecto

                                                      Costo unitario   Costo total
                Materiales                Cantidad
                                                         (soles)        (soles)
Plc s7-200 Cpu 224xp dc/dc/dc               01              1918.94        1918.94
Fuente de alimentación 24vdc 10 Amp.        01                  450           450
Módulo de ampliación 16 E/ 24VDC            03               453.57       1360.71
Modulo de ampliación 16 E/S 24VDC           01              1073.83       1073.83
Relé encapsulado 24vdc 5amp                 16                   72          1 152
Interruptor termo magnético 4 Amp. 400v     02                   80           160
Borneras Legrand 2.5 mm.                    150                  9.2         1380
Riel DIN simétrico ranurada                 04                   2.5           15
Canaletas Legrand ranurada                  04                 14.5            58
Gabinete metálico 50x60 cm.                 01                  250           250
PC ADAPTER USB SIEMENS                      01              1243.61       1243.61
Electrovalvula para agua 11/2” DANFOSS      01                 5460          5460
Selector 3 posiciones sin retorno           01                   72            72
Otros                                                         1 000          1 000
                                                     COSTO TOTAL         15 594.09




                                    89
ANEXO 28: Partes de una extrusora

                           UBICACIÓN DE COMPONENTES




                                                       MOTOR ARPÓN 1       MOTOR ARPÓN 2
                                                       3-440V 60HZ 7.5KW   3-440V 60HZ 7.5KW



                                              MOTOR EXTRUSORA
                                              3-440V 60HZ 160KW



    ELECTROVALVULA DE FRICCIÓN EXTRUSORA
    ELECTROVALVULA DE FRICCION ALIM. EXTR.
    PRESOSTATO DE AIRE EXTRUSORA
    PRESOSTATO DE AIRE ALIM. EXTRUSORA




                                                                             LAMPARA PARA ILUMINACIÓN
                               MOTOR ALIM. EXTRUSORA                         CAMARA DE VACÍO
                               3-440V 60HZ 55KW


                                             RESISTENCIA Y TERMOSTATO
                                             ACEITE EXTRUSORA



                                                                              SONDA DE NIVEL
                                                                              DE LA ARCILLA




  RESISTENCIA Y TERMOSTATO                                                 BOMBA DE ACEITE Y PRESOSTATO
  DE ACEITE ALIM. EXTRUSORA                                                DE EXTRUSORA



 BOMBA DE ACEITE Y PRESOSTATO
 DE ALIM. EXTRUSORA




                                                        90
91

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  • 1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA “AUTOMATIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE EXTRUSIÓN PARA FABRICACIÓN DE LADRILLOS” AUTOR: ALLCCARIMA MARTÍNEZ WALTER ASESOR: NOEL JULIEN GEORGES LIMA – PERÚ Marzo, 2012
  • 2. ii
  • 3. Dedicatoria: A mis hijos Zuli, Walter, Juan Diego y a mi esposa, por su comprensión y paciencia para lograr mis objetivos. iii
  • 4. Agradecimientos: A mi profesor Julien por su apoyo brindado para hacer realidad esta tesis iv
  • 5. RESUMEN La electrónica es una de las ciencias con mayor presencia en la actualidad al ofrecer herramientas de trabajo para prácticamente todos los campos de aplicaciones. Las actividades orientadas a la industria es un claro ejemplo de esta situación, pues auxilia en muchos aspectos, desde la indicación de las variables de un proceso, hasta complejos sistemas de automatización de procesos. La presente tesis ha sido elaborada con el propósito de dar solución a una problemática que existe específicamente en la ladrillera Sagitario. Actualmente la línea de extrusión de ladrillos trabaja con un sistema de control electromecánico, que fue instalado hace aproximadamente 30 años. Es por ello que se propone automatizar esta área de producción haciendo uso del PLC (Controlador Lógico Programable) que es un aparato electrónico que es usado en la mayoría de las industrias, por su flexibilidad para enlazar con otros equipos y por su robustez para trabajar en ambientes industriales. El control electromecánico de esta línea de extrusión se encuentra implementada para el trabajo en forma manual, debiéndose controlar el apagado y encendido de los motores eléctricos, esto genera un tiempo muerto al inicio del proceso, y requiere de dos operadores de maquina para realizar el encendido de los motores, siendo uno de ellos el encargado de controlar el sistema de humectación de la materia prima accionando válvulas de control en forma manual. Para ello se propone mejorar el sistema de control de esta área para el control de los motores eléctricos, programados para controlar en forma MANUAL y AUTOMATICO, mediante un interruptor de selección MAN/AUT y además instalar una electro válvula de tipo ON/OFF para el control de humedad, y para ello solamente se requerirá de un solo operador de maquinas. v
  • 6. INDICE GENERAL CAPÍTULO PÁGINA DEDICATORIA......................................................................................................... iii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... ..iv RESUMEN .................................................................................................................. v INDICE GENERAL ................................................................................................... vi ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................. ix ÍNDICE DE ANEXOS .............................................................................................. xi INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 2 1.1 DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA ................................................... 2 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................... 3 1.2.1 Fundamento Básico ........................................................................ 3 1.2.2. Motivación del proyecto del Investigación .................................... 3 1.2.3 Formulación en si del problema de investigación .......................... 3 1.3 OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN ........................................................ 4 1.3.1 Objetivos Generales ........................................................................ 4 1.3.2 Objetivos Específicos ...................................................................... 4 vi
  • 7. 1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN .......................................... 4 1.4.1 Por su naturaleza ............................................................................. 4 1.4.2 Por su magnitud ............................................................................... 4 1.4.3 Por su vulnerabilidad ....................................................................... 5 1.4.4 Práctica organizacional ................................................................... 5 1.4.5 Por su trascendencia ........................................................................ 5 1.4.6 Por su economía .............................................................................. 5 1.5 LIMITACIONES Y FACILIDADES ........................................................ 6 1.5.1 Las limitaciones de este proyecto.................................................... 6 1.5.2 Las facilidades del proyecto de investigación. ................................ 6 2. FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................. 7 2.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO .......................................................... 7 2.1.1 Procesos de ladrillos ........................................................................ 7 2.1.2 Control de procesos ....................................................................... 16 2.1.3 Controladores Lógicos Programables (PLC) ................................ 25 2.1.4 Sensores y Actuadores .................................................................. 26 2.1.5 Motores Eléctricos......................................................................... 28 2.2 ESTADO DEL ARTE .............................................................................. 32 3. DISEÑO SIMULACION E IMPLEMENTACION ........................................ 33 vii
  • 8. 3.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA TESIS ................................................ 34 3.2 DISEÑO ................................................................................................... 35 3.3 SIMULACIONES .................................................................................... 42 3.4 IMPLEMENTACIÓN .............................................................................. 46 4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES............................................................. 44 4.1 RESULTADOS ........................................................................................ 48 4.2 CONCLUSIONES ................................................................................... 49 4.3 TRABAJOS FUTUROS ....................................................................... 49 .REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 50 .ANEXOS .................................................................................................................. 51 viii
  • 9. INDICE DE FIGURAS CAPÍTULO PÁGINA Figura 1: Diagrama de flujo de una ladrillera ........................................................................8 Figura 2: Extracción de materia prima ...................................................................................9 Figura 3: Molienda .................................................................................................................9 Figura 4: Molienda y zarandeo.............................................................................................10 Figura 5: Humectación de la tierra .......................................................................................11 Figura 6: Agua absorbida en la superficie de las partículas arcillosas. ................................11 Figura 7: Aumento del número de capas de agua alrededor de las partículas ....................12 Figura 8: Método de conformado por extrusión...................................................................13 Figura 9: extrusora de tornillo simple ..................................................................................14 Figura 10. Secado del ladrillo ..............................................................................................15 Figura 11. Cocción del ladrillo.............................................................................................16 Figura 12. Control de lazo abierto ........................................................................................16 Figura 13. Control de lazo cerrado .......................................................................................17 Figura 14. Proceso continuo. ................................................................................................18 Figura 15. Proceso discreto ..................................................................................................19 Figura 16. Proceso discontinuo o por lotes. .........................................................................19 Figura 17. Control en cascada ..............................................................................................20 ix
  • 10. Figura 18. Control de razón..................................................................................................21 Figura 19. Controladores Lógicos Programables (PLC) ......................................................26 Figura 20. Sensores y actuadores .........................................................................................28 Figura 21. Configuración cilíndrica de los conductores en una maquina ............................29 Figura 22. Condiciones de arranque del motor con diferente resistencia en el rotor ...........30 Figura 23. Diagrama de flujo ...............................................................................................34 Figura 24. Simulación de arpiones y electroválvulas ...........................................................42 Figura 25. Simulación faja de tolva y capacho ....................................................................43 Figura 26. Simulación de fajas transportadoras ...................................................................44 Figura 27. Simulación de alarmas ........................................................................................45 Figura 28. Tablero eléctrico .................................................................................................47 x
  • 11. INDICE DE ANEXOS CAPÍTULO PÁGINA ANEXO 1: Alimentación general del tablero eléctrico ............................................ 51 ANEXO 2: Iluminación de tablero eléctrico ............................................................. 52 ANEXO 3: Alimentación del circuito de mando ...................................................... 53 ANEXO 4: Circuito de alimentación para el PLC .................................................... 54 ANEXO 5: Indicación de estado del circuito de mando ........................................... 55 ANEXO 6: Circuito de mando .................................................................................. 56 ANEXO 7: Circuito de mando y fuerza para el motor de extrusora ......................... 57 ANEXO 8: Circuito de mando y fuerza para el motor de alim. extrusora ................ 58 ANEXO 9: Circuito de mando y fuerza para bomba de aceite de extrusora ............ 59 ANEXO 10: Circuito de mando y fuerza para bomba de aceite de alim. extrusora . 60 ANEXO 11: Circuito de mando y fuerza para arpion 1 y 2 ..................................... 61 ANEXO 12: Electroválvulas de extrusora y alimentador de extrusora .................... 62 ANEXO 13: Sensor de cámara de vacio llena .......................................................... 63 ANEXO 14: circuitos de térmicos activados ............................................................ 64 ANEXO 15: Entrada byte 0 y byte 1 al PLC ............................................................ 65 ANEXO 16: Entrada y salida del byte 2 del PLC ..................................................... 66 ANEXO 17: Entrada y salida del byte 3 del PLC ..................................................... 67 xi
  • 12. ANEXO 18: Entrada y salida del byte 4 del PLC ..................................................... 68 ANEXO 19: Entrada del byte 5 del PLC .................................................................. 69 ANEXO 20: Entrada del byte 7 del PLC .................................................................. 70 ANEXO 21: Circuito de seguridad de laminadores y amasadora ............................. 71 ANEXO 22: Circuito de mando para electroválvulas de amasadora y pistones ....... 72 ANEXO 23: Circuito de fuerza y mando de laminador rápido ................................. 73 ANEXO 24: Circuito de fuerza y mando para laminador lento ................................ 74 ANEXO 25: Circuito de fuerza y mando para amasadora ........................................ 75 ANEXO 26: Codigo de programa para el PLC ......................................................... 76 ANEXO 27: Materiales y costo para el proyecto ...................................................... 89 ANEXO 28: Partes de una extrusora......................................................................... 90 xii
  • 13. INTRODUCCIÓN El objetivo de este trabajo es permitir el control y automatización de la línea de extrusión de la ladrillera Sagitario, haciendo uso de un Autómata Programable, que es muy utilizado en la gran mayoría de las industrias a nivel mundial, por su confiabilidad y robustez para trabajar en ambientes industriales. En un contexto industrial podemos definir la automatización como una tecnología que esta relacionada con el empleo de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadoras, en la operación y control de la producción. Ejemplos de esta tecnología son: líneas de transferencias, maquinas de montaje mecanizado, sistemas de control de realimentación, maquinas-herramientas con control numérico y robots. En consecuencia, la robótica es una forma de automatización industrial. En la electrónica, un autómata PLC1 es un dispositivo usado para controlar. Este control se realiza sobre la base de una lógica, definida a través de un programa, diseñado para controlar en tiempo real y en un ambiente industrial procesos secuenciales controlables. Este proyecto se realizará dentro de los talleres de la empresa Ladrillera Sagitario y en los Laboratorios de control de la Universidad Tecnológica del Perú. El propósito de esta investigación, mejorar el sistema de control y la secuencia adecuada para el arranque y funcionamiento de motores y actuadores que se encuentran en la línea de extrusión de ladrillos 1 PLC: Controlador Lógico Programable 1
  • 14. 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA El control electromecánico de la línea de extrusión se encuentra implementado para el trabajo en forma manual, debiéndose controlar el apagado y encendido de los motores eléctricos uno por uno, y la ubicación de fallas es complicada ocasionando un mayor tiempo de parada de la producción. Y para realizar cambios en la lógica de funcionamiento del sistema se requiere realizar modificaciones en el cableado y agregar componentes externos adicionales, tales como memorias set-reset, temporizadores, contadores, etc. La frecuencia de parada de los motores de la línea de producción es aproximadamente de 30 segundos cada 20 minutos, esto se debe a la rotura y/o desgaste de alambres de una cortadora de ladrillos, esto obliga a la parada de las maquinas de producción en serie. Las fajas transportadoras se detienen con material encima de ellos (tierra), esto ocasiona una corriente de arranque superior a 8 veces de la corriente nominal del motor, debiendo ser menor a 6 veces, esto ocasiona la reducción del tiempo de vida de los contactores para el arranque de los motores y la rotura de sistemas mecánicos donde se encuentran acoplados al motor, tales como: reductores, chumaceras, cojinetes, etc. La humectación del material se realiza en forma manual mediante un operador de maquinas, lo cual tiene que estar atento al momento de parada y arranque de una faja alimentadora de material, para luego accionar en forma manual una electroválvula de acoplamiento mecánico de la maquina amasadora al motor, y además, accionar una válvula alimentadora de agua, esto origina un retardo en la actuación del sistema. Originando un tiempo transitorio que altera la humectación del material ¿Qué problema se va a investigar? Se va a realizar una investigación que corresponde al área profesional de Ingeniería Electrónica, programa de Automatización Industrial y las líneas de investigación de Controladores lógicos programables (PLC), sensores, actuadores. 2
  • 15. 1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA 1.2.1 Fundamento Básico Esta investigación nos ayudara a entender la importancia de un control automático mediante el PLC, en donde podemos conectar todos los dispositivos de la línea de extrusión tales como los sensores y actuadores, para que mediante un programa cargado dentro del PLC, realice un control total sobre el sistema. La extrusora ya cuenta con algunos dispositivos de control que se muestra en el anexo 28, y su sistema de control es de tipo electromecánico, siendo este sistema inflexible a cambios futuros que requieran realizar. 1.2 2 Motivación del proyecto del Investigación El sistema actual del funcionamiento de la línea de extrusión, limita la producción y ocasiona paradas no programadas y con este cambio se espera mejorar la controlabilidad del sistema, incluyendo el control de la humedad del material y solamente será necesario utilizar un solo operador de maquinas. La inversión que se va a realizar se justifica, por que esto se va a recuperar en un corto plazo. 1.2.3 Formulación del problema de investigación La presente investigación tiene por objetivo demostrar como la automatización y las nuevas tecnologías son una de las soluciones con mayor requerimiento en los nuevos sistemas de control, y además se puede realizar el monitoreo del proceso, y obviar la red cableada que por ende necesita mayor mantenimiento y en algunas circunstancias que retrasan la forma de encontrar una falla en el sistema que se controla y para ello se propone realizar el siguiente trabajo. 1.3 OBJETIVOS DE INVESTIGACION 1.3.1 Objetivos Generales - Contribuir en el desarrollo tecnológico de la automatización de procesos para fabricación de ladrillos. 3
  • 16. - Difusión del uso eficiente de los recursos y herramientas en el ámbito empresarial ladrillero 1.3.2 Objetivos Específicos Los objetivos que se han propuesto para este proyecto de investigación son: - Funcionamiento en forma automática la línea de producción - Reducir costos por mantenimiento preventivo o correctivo. - Reducir las pérdidas de producción - Reducir al mínimo las paradas por fallas eléctricas. - Acondicionar el sistema para ampliaciones futuras. 1.4 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION 1.4.1 Por su naturaleza La naturaleza de mi proyecto de investigación es la Automatización y se justifica porque hay un problema que solucionar. 1.4.2 Por su magnitud Este proyecto apunta a una mejora del sistema de producción en las empresas ladrilleras del Perú, en donde la producción se realiza a gran escala. 1.4.3 Por su vulnerabilidad El control de humedad mediante el PLC es vulnerable a la calidad de materia prima con que se trabaja, pudiendo ser arenosa u arcillosa, estos alteran el proceso de humectación y las características del material, para ello se requiere una medición de las características de la materia prima antes y después de la humectación, y realizar un control de lazo cerrado usando sensores y actuadores de tipo proporcional. Pese a la vulnerabilidad del proyecto 4
  • 17. este aporte se justifica, porque a pesar de sus limitaciones hace un aporte a las empresas ladrilleras 1.4.4 Práctica organizacional La investigación puede ser aplicada en el ámbito industrial para su beneficio en diversos procesos. Se justifica por su práctica organizacional porque es útil en aplicaciones donde los cableados para los sistemas de control se vuelven inaccesibles. 1.4.5 Por su trascendencia En el Perú, son pocas las empresas ladrilleras, que han automatizado su proceso de producción, mientras en los países europeos, en la mayoría de las empresas cuentan con un sistema totalmente automatizado. 1.4.6 Por su economía Si bien la implementación de este sistema, conlleva a una inversión considerable, pero a mediano plazo los beneficios que se obtengan, se verán reflejados económicamente. 1.5 LIMITACIONES Y FACILIDADES 1.5.1 Las limitaciones de este proyecto son: Teórica: Listado de las teorías científicas necesarias que se aplicaran. - Proceso de ladrillos. - Control de procesos. - Controladores Lógicos Programables (PLC). 5
  • 18. - Sensores y actuadores. - Motores eléctricos. Temporal El estudio es de tipo transversal. Su ejecución se inicia el 1º de Junio del 2011 y su término, el 1º de marzo del 2012. Espacial Las pruebas y los datos necesarios se obtendrán en la ladrillera Sagitario, así como su implementación final. 1.5.2 Las facilidades del proyecto de investigación. Sector Privado - Se cuenta con un módulo de entrenamiento que tiene universidad sobre controladores lógicos programables y salas de cómputo. - Se cuenta con el apoyo de la empresa ladrillera Sagitario para el desarrollo de esta Tesis, y se nos proporciona las facilidades que el caso requiera para el desarrollo efectivo del presente trabajo de investigación. Se cuenta con el apoyo de nuestros asesores que nos facilita la UTP para el desarrollo de esta Tesis. 2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1 Antecedentes del estudio La realización de este trabajo de investigación compete muchas conceptos básicos, que son aplicados en diversos tipos de proceso que encontramos en la industria; en este tema de investigación tocaremos el sistema que comprende el sistema de automatización de procesos industriales. 6
  • 19. También, conocer acerca de los sensores, quienes son los que capturan y traducen las variables físicas en señales eléctricas, en donde dichas variables puedan ser escaladas como monitoreadas por dispositivos de control, en este caso los PLC, que recibirán las señales del proceso. El control automático y la automatización de procesos industriales es una de las disciplinas de mayor relevancia y desarrollo dentro de la ingeniería en los países industrializados, interrelacionando consideraciones y procedimientos de las Ingenierías Química, Mecánica, Electrónica e Informática. La tendencia actual en el campo del control automático de procesos es la sustitución de las comunicaciones analógicas por las digitales. En esta investigación se describen aspectos de los sistemas de control digital y control analógico. 2.1.1 Procesos de ladrillos Hoy en día, en cualquier fábrica de ladrillos, se llevan a cabo una serie de procesos estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empacado final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es, fundamentalmente, la arcilla. Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en la figura 1 Donde podemos observar todo el proceso completo de una ladrillera industrial, y el área marcada de color amarillo es nuestro tema de investigación. 7
  • 20. Almacenamiento de materias primas Molienda Vía seca Vía húmeda Mezcla Amasado Extrusado Secado Secado artificial Secado natural mediante el calor de un proceso de combustión Cocción Preparación y almacenamiento Figura 1: Diagrama de flujo de una ladrillera 8
  • 21. Extracción de materia prima La arcilla y la tierra de chacra son las principales materias primas usadas, estos se extraen mediante un cargador frontal, ver figura 2. Figura 2: Extracción de materia prima Molienda. En el proceso de molienda (figura 3) se realiza la trituración de la arcilla sin tratar y se obtiene la materia prima con la granulometría y textura necesarias para su posterior conformado. Figura 3: molienda 9
  • 22. Mezcla. La arcilla molida se mezcla (figura 4) con distintos aditivos según los requerimientos de calidad del producto final. Usualmente, los más utilizados son: - Arena - caolín - Chamota Figura 4: Molienda y zarandeo Humectación La arcilla debe estar lo bastante húmeda (en general entre valores de 12 a 15% de humedad [1]), para que se pueda mantener unida cuando se trabaja y así obtener una pasta arcillosa homogénea. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla mediante la adición de agua (figura 5). Hasta que no se alcanzan porcentajes de humedad adecuada, no se alcanza un incremento apreciable de trabajabilidad. 10
  • 23. Figura 5: Humectación de la tierra Al principio el agua es absorbida en la superficie de las partículas arcillosas formando una capa rígida que se comporta como si fuese una película sólida (Figura 6). Figura 6: Agua absorbida en la superficie de las partículas arcillosas. A medida que aumenta el número de capas de agua alrededor de cada partícula, la masa va perdiendo rigidez, hasta que al llegar a un 18 % comienzan a aparecer moléculas de agua libre entre partícula y partícula (Figura 7) 11
  • 24. Figura 7: Aumento del número de capas de agua alrededor de las partículas La atracción entre el agua libre y el agua ligada a la superficie de las partículas arcillosas determina un rápido incremento de la cohesión o fuerza de unión entre partículas hasta alcanzar el punto de máxima consistencia. Extrusión Esta técnica de conformado se emplea en la fabricación de productos cerámicos de sección constante. Básicamente el proceso de extrusión consiste en forzar el paso, mediante la aplicación de una presión, de la pasta con una consistencia plástica [2] (Elevada viscosidad) a través de una matriz (Figura 8). Se obtiene un producto lineal con una sección transversal controlada, que luego se corta a la longitud requerida por el producto a obtener. Es un método de conformado continuo muy efectivo y eficiente, que usa un equipamiento simple. 12
  • 25. Figura 8: Método de conformado por extrusión. Equipo para la extrusión En la figura 9 se puede ver una maquina extrusora de tornillo simple usada habitualmente en la industria cerámica. Consiste de varias secciones y es capaz de trabajar de forma continua. La primera sección es un molino amasador o mezclador, que contiene dos filas de palas montadas sobre dos ejes que giran en sentidos opuestos, lo que proporciona una elevada acción cortante que mezcla de forma eficaz el material, que pasa estrujado entre las palas. La alimentación al molino mezclador es la pre-mezcla formada por la tierra y arcilla. El molino mezclador amasa la pre-mezcla proporcionando homogeneidad, maximizando la plasticidad y eliminando aire por el efecto de apriete de la pasta. A continuación, mediante un tornillo de Arquímedes para el transporte del material, la mezcla es forzada a entrar, a través de una placa perforada, en la cámara de desaireado. El material en forma de tiras con una sección transversal menor es desaireado de una manera más uniforme mediante la aplicación de vacío para eliminar tanto aire como sea posible. 13
  • 26. Finalmente, la mezcla pasa a la cámara de compactación donde otro tornillo de Arquímedes transporta el material y lo pre-compacta para eliminar tanta porosidad como sea posible, antes de que pase, debido a la alta presión, por la matriz o dado rígido. Los productos cerámicos compactos resultantes de sección transversal constante y de gran longitud son soportados por bandejas y mediante un sistema de corte se les da la longitud deseada. Figura 9: extrusora de tornillo simple 14
  • 27. Secado El objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad de las piezas antes de su cocción. El tipo de secado que se lleve a cabo influirá en la resistencia y calidad final de la pieza después de su cocción. En la figura 10 se observa una planta en donde se realiza un secado artificial, en el que se emplea fuentes de calor como son los gases procedentes de quemadores que mediante el proceso de combustión calientan el aire del secadero que posteriormente es repartido por todo el recinto mediante ventiladores y así disminuir el contenido de agua hasta un nivel aproximado del 2 %. Figura 10: Secado del ladrillo Cocción En la figura 11 podemos observar un horno de tipo túnel para la cocción del material. La cocción es la fase más importante y delicada del proceso de fabricación de ladrillos y tejas. En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo correctamente o no. Las piezas se cuecen en el horno, a una temperatura que va desde 875ºC hasta algo más de 1000ºC [3] por un tiempo aproximado de 24 horas. 15
  • 28. Figura 11: Cocción del ladrillo 2.1.2 Control de procesos Hay dos formas básicas de realizar el control de un proceso industrial. Control en lazo abierto El control de lazo abierto (figura 12), se caracteriza porque la información o variables que controlan el proceso circulan en una sola dirección, desde el sistema de control al proceso. El sistema de control no recibe la confirmación de que las acciones que a través de los actuadores ha de realizar sobre el proceso se han ejecutado correctamente. Operarios: Sistema de - consignas Actuadores control - ordenes Producto de Producto Proceso entrada terminado Figura 12: control de lazo abierto 16
  • 29. Control en lazo cerrado El control de lazo cerrado (figura 13), se caracteriza porque existe una realimentación a través de los sensores desde el proceso hacia el sistema de control [4], que permite a este último conocer si las acciones ordenadas a los actuadores se han realizado correctamente sobre el proceso. Operarios: - consignas - ordenes Sistema de Actuadores control Producto de Producto Proceso entrada terminado Sensores Figura 13: control de lazo cerrado Tipos de procesos industriales. Los procesos industriales, en función de su evolución con el tiempo, pueden clasificarse en alguno de los grupos siguientes: - Continuos. - Discretos. - Discontinuos o por lotes. 17
  • 30. Procesos continuos. Un proceso continuo se caracteriza porque las materias primas están constantemente entrando por un extremo del sistema, mientras que en el otro extremo se obtiene de forma continua un producto terminado (figura 14). Figura 14: proceso continuo. Procesos discretos. El producto de salida se obtiene a través de una serie de operaciones, muchas de ellas con gran similitud entre sí. La materia prima sobre la que se trabaja es habitualmente un elemento discreto que se trabaja de forma individual (figura 15). 18
  • 31. Figura 15: proceso discreto Procesos discontinuos o por lotes. Se reciben a la entrada del proceso las cantidades de las diferentes piezas discretas que se necesitan para realizar el proceso. Sobre este conjunto se realizan las operaciones necesarias para producir un producto acabado o un producto intermedio listo para un procesamiento posterior (figura 16). Figura 16: proceso discontinuo o por lotes. 19
  • 32. Estrategias de control Una característica de la estrategia de control es el de lazo simple o equivalentemente el tener una sola variable de control y una sola variable manipulada. Existen algunas aplicaciones sin embargo en las cuales la variable manipulada está en función a la combinación de dos o más variables de control. Veremos aquí algunas estrategias de control relacionadas con este concepto. Control en cascada Es una técnica que usa dos sistemas de medición y control para manipular un solo elemento final (figura 17). Su propósito es incrementar la estabilidad en procesos particularmente complejos. Ésta ha sido usada durante años y es muy efectiva en muchas aplicaciones. Figura 17: control en cascada 20
  • 33. Control de razón Como su nombre lo indica, este tipo de control debe mantener una razón o relación fija entre dos variables. La aplicación más común es la de mantener una relación fija entre dos flujos. Si bien es cierto que existen algunas aplicaciones que no están basadas en flujo, la mayoría de las aplicaciones relacionan flujo con flujo. La definición general de flujo usada aquí es cualquier forma de transferencia de masa o energía. Las siguientes son aplicaciones típicas para control de razón: - Mezclado de dos o más componentes. Un ingrediente puede ser seteado como la referencia principal y los demás ingredientes son relacionados al anterior (figura 18). - Control de aire-combustible para un proceso de combustión. En un sistema simple de control aire-combustible, el flujo de este último puede ser controlado por un controlador de temperatura o presión; la medida del flujo de combustible es luego usada para determinar el set point de un controlador de flujo de aire. Figura 18: control de razón 21
  • 34. Modos de control El objetivo principal de un controlador o regulador es mantener la variable de proceso en un valor pre-establecido (set point). A excepción del control on - off que por naturaleza hace que la variable oscile alrededor del set point, los controladores estudiados posteriormente deben tratar de llevar la variable al set point (estabilizarla). Acciones de control Haremos una breve revisión de las principales acciones de control: - De dos posiciones (on-off). En aplicaciones en donde no es aceptable la oscilación originada por el control on - off y que requieran mayor precisión en el control, se pueden aplicar las acciones o modos de control siguientes: - Control proporcional (P) o control de un modo. - Control proporcional-integrativo (PI) ó proporcional derivativo (PD). - Control proporcional-integrativo-derivativo (PID) o control de tres modos. Control de dos posiciones (ON-OFF) Es la forma más simple del control automático. En algunos casos se llama control todo- nada (on-off), pero en verdad este último es un tipo de control de dos posiciones. El control de dos posiciones es usado normalmente cuando la variable controlada no tiene por qué mantenerse en un valor preciso [5]. Un ejemplo sencillo lo constituye un termostato en un horno eléctrico. 22
  • 35. Control proporcional. La respuesta proporcional es el modo con el cual los otros dos modos son combinados. Es necesario entonces comprender, que el modo proporcional es la respuesta básica de control de los controladores automáticos. El control proporcional tiene como objetivo mantener estable un proceso ante la presencia de un disturbio o cambio de carga. Esto se logra o no dependiendo del valor asignado a su parámetro de ajuste o constante de proporcionalidad (Kc). Este parámetro determina la amplitud de la salida del controlador con respecto a la señal de error. De estar este parámetro adecuadamente ajustado, la variable controlada deberá aproximarse adecuadamente al valor deseado (set point) y finalmente alcanzarlo. Es adecuado para sistemas que tienen pequeñas capacitancias y por lo tanto, necesitan respuestas rápidas a cambios de carga. Este tipo de sistemas requiere bandas proporcionales angostas o equivalentemente ganancias relativamente grandes. La relación entre la entrada y la salida de un controlador proporcional se da en la siguiente fórmula: (2.1) Donde: es la salida del controlador, es la ganancia, es la señal de error y es la salida del controlador para error cero Control proporcional-integrativo Su respuesta es expresada por la ecuación: (2.2) Donde: es la salida del controlador, es la constante integrativa, es el tiempo, y tienen el mismo significado del caso anterior La salida del controlador integral, está constantemente cambiando mientras existe una desviación. La razón del cambio, depende no sólo de la señal de error sino también de su duración. 23
  • 36. Control proporcional-derivativo El propósito del modo derivativo es aumentar la velocidad de respuesta del lazo cerrado. En procesos difíciles de controlar (multi-capacidad), la adición de este modo es a veces preferible a la acción integral. Mejora tanto la velocidad como la estabilidad de la respuesta de control, particularmente en sistemas lentos. Esta acción es inversa a la integral en el sentido que acelera en vez de retardar la acción de control. La respuesta de un controlador PD se expresa matemáticamente como sigue: (2.3) En donde es el tiempo de la acción derivada (a veces se le denota como ). El nivel alcanzado por depende del valor de la ganancia. La acción derivada añadida al modo proporcional no es deseable en algunos sistemas como los de flujo, en donde los problemas de ruido (causados por la turbulencia del flujo o acciones de bombeo) debido a la propia acción derivada se ven amplificados y producen inestabilidad. Control de tres modos (PID) En muchos lazos de control, particularmente en aquellos difíciles de controlar, es deseable el uso del control proporcional – integral - derivado (PID) La acción derivada tiene el efecto de eliminar los sobre-picos (overshoot) que comúnmente aparecen cuando se añade la acción integral a la acción proporcional. La acción derivada además, atenúa la característica de retardo introducida por la acción integral. Actúa inmediatamente ante la presencia de algún cambio a la entrada del controlador, quedando de lado luego para permitir a las acciones proporcional e integral eliminar el error remanente. Actualmente, en la mayoría de los controladores PID disponibles, el usuario puede seleccionar cualquiera de los modos para tener un control P, PI, PD o PID, flexibilidad lograda gracias a la tecnología digital. 24
  • 37. 2.1.3 Controladores Lógicos Programables (PLC) Los PLCs (figura 19) sirven para realizar automatismos, se puede ingresar un programa en su disco de almacenamiento, y con un microprocesador integrado, corre el programa, se tiene que saber que hay infinidades de tipos de PLC [6]. Los cuales tienen diferentes propiedades, que ayudan a facilitar ciertas tareas para las cuales se los diseñan. Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de los accionadores de la instalación. Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de fabricación de plástico, en máquinas de embalajes, entre otras; en fin, son posibles de encontrar en todas aquellas maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así como también, en aquellas que realizan maniobras de instalación, señalización y control [7]. Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran operaciones como las de detección y de mando, en las que se elaboran y envían datos de acción a los accionadores. Además cumplen la importante función de programación, pudiendo introducir, crear y modificar las aplicaciones del programa. Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo. Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programables, o PLC, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos calificados y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento. 25
  • 38. SIEMENS SF I0.0 Q0.0 CPU 212 RUN I0.1 Q0.1 STOP I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 I0.7 SIMATIC S7-200 Figura 19: Controladores Lógicos Programables (PLC) 2.1.4 Sensores y Actuadores Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas. Existen varios tipos de actuadores como son: - Electrónicos - Hidráulicos - Neumáticos - Eléctricos Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se 26
  • 39. necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos [9]. Sin embargo, los hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. (figura 20). Un sensor se diferencia de un transductor, en que el sensor, está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina, Industria de manufactura, Robótica, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc. 27
  • 40. Figura 20: sensores y actuadores 2.1.4 Motores eléctricos Los motores eléctricos se han desarrollado en un frenético proceso evolutivo que comienza a mediados del siglo XIX y que aun continúa en la actualidad. Innumerables patentes de conocidos inventores tales como Edison y Tesla entre muchos otros, realizaron contribuciones significativas que lograron eficacia y eficiencia en la conversión electromecánica de energía. Características comunes Las máquinas eléctricas rotativas convencionales, presentan generalmente las siguientes características comunes: 1. Poseen un eje mecánico a través del cual se realiza el intercambio de energía. 2. Tienen una pieza estática o inmóvil denominada estator. 3. Disponen de una pieza móvil denominada rotor en el caso particular de las máquinas cilíndricas. 28
  • 41. 4. Generalmente son cilíndricas. 5. El flujo en el entrehierro de la máquina es periódico (figura 21). Figura 21: Configuración cilíndrica de los conductores en una máquina Arranque de motores de inducción Cuando se utiliza una máquina de inducción para arrancar y accionar una carga mecánica a una velocidad determinada, es posible que sucedan tres situaciones diferentes: 1. El par eléctrico de arranque que suministra la máquina puede ser inferior al par mecánico que requiere la carga en reposo para comenzar a moverse [10]. En esta situación la máquina no puede acelerar, el rotor está detenido o bloqueado. La corriente es varias veces la corriente nominal y si no se pone remedio a esta situación, la máquina corre un serio riesgo de dañarse por calentamiento excesivo. 2. El par eléctrico es exactamente igual al par de la carga. Esta situación tiene los mismos problemas que el primer caso. Si los pares eléctrico y mecánico están equilibrados, no es posible acelerar la máquina. 29
  • 42. 3. El par eléctrico de arranque es mayor que el par mecánico de la carga. En estas condiciones, existe un par acelerante que permite incrementar la velocidad del rotor, hasta un punto de la característica par eléctrico - deslizamiento donde se equilibran los pares de la máquina y de la carga. Si la velocidad alcanzada en este punto es cercana a la velocidad sincrónica, la corriente disminuye a un nivel que permite la operación en régimen permanente. Cuando la máquina opera en este punto, un pequeño incremento de la carga mecánica, reduce la velocidad e incrementa el par eléctrico de accionamiento, obteniéndose un nuevo punto de operación. En la figura 22 se observa que una máquina de inducción produce más par de arranque en la medida que la resistencia del rotor aumenta. Una máquina con alta resistencia en el rotor tiene deslizamientos de operación más grandes. Las pérdidas en el rotor se incrementan durante la operación en régimen permanente cuando se utilizan resistencias grandes en estas bobinas, y esto repercute desfavorablemente en el rendimiento de la máquina. Figura 22: Condiciones de arranque del motor con diferente resistencia en el rotor 30
  • 43. Corriente de arranque Un problema importante en la operación de la máquina de inducción es la elevada corriente que esta absorbe durante el proceso de arranque. La corriente de arranque de una máquina de inducción se encuentra entre tres y seis veces la corriente nominal de la máquina, y en algunas ocasiones aún más. La caída de tensión en los conductores de alimentación y en el sistema puede sobrepasar el máximo permitido. La tensión de alimentación de la máquina no debe estar nunca por debajo del 5% de su valor nominal. Existen cargas mecánicas que a baja velocidad no ofrecen par resistente importante y este crece paulatinamente con la velocidad. En este caso es posible utilizar sistemas de arranque de la máquina de inducción a tensión reducida que contribuyen a disminuir la magnitud de la corriente en la máquina durante el proceso de aceleración. Un arranque a tensión reducida, incrementa el tiempo de aceleración de la máquina y su carga mecánica, pero las corrientes disminuyen en la misma proporción que la tensión aplicada [11]. Algunas máquinas de inducción que se utilizan en sistemas relativamente débiles, como puede ser el caso de los ascensores y elevadores residenciales, se diseñan con reactancias de dispersión muy grandes, para reducir la corriente durante el proceso de arranque a dos o tres veces la corriente nominal, disminuyendo de esta forma el impacto de los frecuentes arranques en el perfil de tensión de la red eléctrica. Para reducir la corriente durante el proceso de aceleración de la carga mecánica se han utilizado varios sistemas. Estos arrancadores difieren unos de otros en el método de reducción de tensión. Algunos utilizan el cambio de conexiones de las bobinas de la máquina, otros utilizan transformadores o auto transformadores y los más modernos se diseñan mediante convertidores electrónicos de potencia. Los arrancadores son costosos para ser aplicados a máquinas pequeñas, y el impacto de la corriente de arranque en estas máquinas no es importante ni para la máquina, ni para la red. Es necesario recordar que una máquina pequeña tiene una relación superficie-volumen muy grande y esto le permite disipar bien sus pérdidas. - 31
  • 44. 2.2 ESTADO DEL ARTE La fabricación de ladrillos surge en países en los que escasea la piedra y abunda la Arcilla. Las construcciones de ladrillo más primitivas ofrecían alguna vez innovaciones respecto de las construcciones de piedra, pero muchas veces eran similares a éstas. Las unidades de barro formadas a mano y secadas al sol, así como el mortero de barro constituyen el estado del arte de la construcción. El avance de la tecnología de la mampostería en Europa se detiene por varios siglos ya que se dejan de fabricar ladrillos; los morteros de cemento y el concreto, desaparecen, perdiéndose su tecnología, siendo rescatada 13 siglos después por Smeaton, el fundador de la ingeniería civil moderna, quien en 1756 reconoció la necesidad de usar en Inglaterra una mezcla de cal y puzolana italiana para la reconstrucción de partes de estructuras sumergidas o expuestas a la acción del mar. Con la revolución industrial (siglo XVIII), se extendió la aplicación de la mampostería de ladrillos de arcilla en Inglaterra. Desde un inicio las grandes plantas para fabricar ladrillos se ubicaron en la vecindad de las minas de carbón, combustible abundante y barato. Un paso importante en el mejoramiento de la producción de las piezas lo constituyó el cambio de combustible, usualmente a gas y el salto más importante fue el rediseño de los hornos, emprendido en países como Dinamarca, donde era muy grande la necesidad de economizar combustible. El perfeccionamiento del horno fue acompañado de maquinaria auxiliar: molinos, trituradoras y mezcladoras para las materias primas; extrusoras y extrusoras mecánicas para el formado de unidades. El cambio más significativo durante la revolución industrial fue la gradual sustitución de la vía empírica por métodos científicos. Se realizó un análisis racional de las materias primas, una medición exacta de temperaturas del horno y una formulación de las normas para impedir el agrietamiento en ladrillos. 32
  • 45. 3. DISEÑO, SIMULACION E IMPLEMENTACION Para realizar este proyecto se toma en cuenta los elementos de control que existen en la empresa que se encuentran alojados dentro de tableros eléctricos, lo que denominaremos; tablero fuerza y tablero de control (mando), y además un tablero adicional donde se alojara el PLC con sus componentes asociados, en la cual se realiza el enlace con los dos tableros anteriores. En el tablero de fuerza se encuentran los dispositivos de control para el arranque y protección de motores eléctricos, siendo estos los contactores e interruptores termomagneticos. Estos contactores son accionados por una de las salidas del PLC dependiendo a una lógica de programación. En el tablero de control se encuentran los pulsadores para el accionamiento de diferentes actuadores, y cada actuador consta de dos pulsadores para la puesta en marcha y parada de los motores eléctricos, estos pulsadores se encuentran conectados a la entrada del PLC. En el tablero del PLC están todos los dispositivos para la conexión del tablero de fuerza y mando, y estos se realizan mediante borneras de conexión, y además cuenta con un lcd en donde se visualiza las alarmas de seguridad que han sido accionados. 3.1 Diagrama de flujo de la de tesis Con el fin de cumplir los requisitos planteados y lograr dar solución al problema existente, se seguirá la siguiente secuencia de la figura 23 para desarrollar el programa, hasta obtener un resultado satisfactorio. 33
  • 46. Análisis del problema y planteamiento de la posible solución Realizar cableado de entradas y salidas del PLC, realizar pruebas Correcciones y ¿Funciona? modificaciones pertinentes Codificación de la solución usando MICROWIN V4 Correcciones y ¿Funciona? modificaciones pertinentes FIN Figura 23: diagrama de flujo 3.2 Diseño A continuación se describe el funcionamiento de la maniobra en función de los esquemas eléctricos que se han diseñado y que se pueden comprobar con el anexo respectivo. 34
  • 47. Nota. Por seguridad, se implementa en la fase de montaje que todas las partes metálicas de la maniobra estén conectadas a tierra. Esquemas eléctricos – ANEXO 1 El interruptor 2GQF es el interruptor general que abastece de energía al tablero principal y mando, el accionamiento del interruptor ante un corte de energía o sobrecarga de corriente es en forma inmediata, además cuenta con un circuito auxiliar para una parada de emergencia siendo accionados por los interruptores 2SB1 Y 2SB2. Esquemas eléctricos – ANEXO 2 Los dispositivos 3LL1, 3LL2 y 3LL3 son lámparas que indican si las tres fases de la línea de alimentación están presentes, estos se pueden visualizar solamente si se abre la puerta de los tableros, en donde se encuentra instalados un interruptor para cada lámpara. El V1 es un voltímetro que se encuentra instalado en la parte frontal del tablero, este instrumento indica el nivel de tensión de la línea de alimentación. Esquema eléctrico – ANEXO 3 El transformador 4T1 es la encargada de reducir el voltaje de 440v a 220v, es con esta tensión que trabaja todo el sistema de control, la línea de 230L0 alimenta al circuito para el interruptor principal (ver ANEXO 1), 230L1 Y 230L2 alimenta al circuito de mando Esquema eléctrico – ANEXO 4 El interruptor QF0 es un dispositivo de protección para la fuente de alimentación, esta fuente tiene como entrada un nivel de tensión de 220vac y entrega 24vdc al PLC y a sus módulos de ampliación incluyendo los reles encapsulados. Esquema eléctrico – ANEXO 5 Las lámparas de señalización 5HL3 Y 5HL4 son para indicar que la tensión de mando ha sido habilitada, y 5HL5 es para indicar que se encuentra apagado. Con estas lámparas se 35
  • 48. pueden observar si el sistema cumple con las condiciones eléctricas para poner en funcionamiento la maquina. Esquema eléctrico – ANEXO 6 Los contactores 8K1-8K5 son para poner en funcionamiento el circuito de mando habilitando con la línea 230L1 a los circuitos auxiliares. Estos pueden ser apagados desde diferentes lugares en caso suceda una emergencia o una variación instantánea del nivel de tensión de la alimentación principal. Esquema eléctrico – ANEXO 7 Este circuito se encarga de encender al motor de la extrusora, el tipo de arranque es de estrella triangulo y lleva un dispositivo controlador de corriente denominado ZEV para poder apagar al motor en forma automática si la corriente sobrepasa por encima de la nominal, y en la línea de fuerza lleva un indicador de corriente de trabajo que sirve como referencia al operador de maquina para la humectación del material, ya que la corriente del motor es proporcional a la cantidad de humedad con que trabaja. Esquema eléctrico – ANEXO 8 Este circuito se encarga de encender al motor del alimentador de la extrusora, el tipo de arranque es de estrella triangulo, este motor es la encargada de abastecer de material a la extrusora Esquema eléctrico – ANEXO 9 La extrusora tiene un sistema de lubricación para el sistema de engranajes interna, y esto lo realiza mediante una bomba de presión para que pueda abastecer mediante tuberías en la parte interna de la extrusora, este motor es el 13M1 que tiene un arranque directo, sea en forma manual o con el encendido del motor de la extrusora. El recipiente donde se aloja el aceite se tiene que mantener a una determinada temperatura para mantener la viscosidad del aceite, esto lo realiza mediante una resistencia 13R1, que es controlado mediante un termostato que esta en contacto con el aceite, el tipo de control es ON-OFF. 36
  • 49. El mismo proceso se realiza para el ANEXO 10, que es la encargada del alimentador de extrusora. Esquema eléctrico – ANEXO 11 El Arpión 1 y Arpión 2 son puestos en movimiento por los motores 17M1 y 17M2 respectivamente, y estos a la vez son accionados mediante un contactor trifásico. El contactor es accionado por el PLC mediante un rele encapsulado. También cuenta con in interruptor termo magnético que sirve como protección al motor en caso de sobrecarga, y sobre el va acoplado un contacto auxiliar donde se a conectado una línea de 24vdc para que pueda entregar esa señal al PLC indicándole que el interruptor ha sido accionado. Esquema eléctrico – ANEXO 12 Mediante el contactor 20K1 y 22K1 se acciona las electroválvulas 20YV1 y 22YV2 respectivamente, estas electroválvulas dejan pasar aire a una determinada presión para poder accionar un sistema neumático para acoplar el motor con la maquina extrusora y así poner en movimiento el sistema mecánico de la extrusora para la salida del material. Una condición importante es que el motor encienda sin que este acoplado a la extrusora, en caso contrario se podía ocasionar daños al motor o a la maquina, es por ello que el motor de la extrusora tiene que arrancar en vacío. Esquema eléctrico – ANEXO 13 En este circuito los reles K6 a K10 son encapsulados, se a utilizado como interfase con el PLC. El rele K6 indica que ha sido accionado uno de los interruptores de emergencia EM1 o EM2 que esta ubicado en la planta para que los operarios lo puedan accionar ante cualquier emergencia o cuando se esta realizando alguna reparación en la maquina. El rele K7 indica que la cámara de vació que se encuentra dentro de la maquina extrusora esta lleno de material, esto sucede cuando la entrada de material es mayor que la salida, en este caso el PLC se encarga de apagar el sistema neumático del alimentador de la extrusora para poder desalojar el material residual de la cámara de vacío, una vez desocupada se acciona en forma inmediata y continua el proceso. Los reles K8, K9 y K10 indican que los 37
  • 50. motores de la extrusora, alimentador de extrusora y bomba de vacío están encendidos, ya que con uno de estos motores apagados no se debería de abastecer de material a la maquina extrusora. Esquema eléctrico – ANEXO 14 Todo los motores de la línea de producción cuentan con interruptores termomagneticos, al ser accionados uno de ellos por alguna sobrecarga o un problema eléctrico, accionan a un rele encapsulado (K11) que hace de interfase con el PLC, este se encarga de detener el proceso y a la vez accionar una sirena de alerta. Esquema eléctrico – ANEXO 15, 16,17, 18, 19, 20, 21, 22 En estos anexos se muestra la conexión de las entradas y salida del PLC, en el caso de las entradas, se reparte una línea común de 24vdc a cada interruptor, cuando estos interruptores cambian de estado, hacen cambiar también el estado de cada entrada del PLC, enviándoles 0 o 24 voltios dc. Y las salidas se activan de acuerdo al código de programa, y mediante un rele de protección se acciona el contactor de cada motor respectivo. Esquema eléctrico – ANEXO 23, 24, 25 Aquí se muestran los arranques de los motores principales que son mayores a 50 HP. Estos motores tienen un arranque electromecánico, cuando el contactor de triangulo se acciona, quiere decir que el motor esta totalmente encendido, estos motores permanecen encendidos las 24 horas del día, solamente se apagan ante una sobrecarga y para ello se usa un contacto de este contactor para llevar una línea de 24 voltios para entregar esa señal al PLC, indicándole que el motor se encuentra encendido, en caso contrario la línea de extrusión se debe detener en forma instantánea antes que afecte al resto del proceso. Programa PLC – ANEXO 26 38
  • 51. El programa del PLC esta realizado en lenguaje Ladder y se encuentra dividido en 62 segmentos (NETWORK), del 0 al 43 se muestra el código del programa en lenguaje LADDER, donde se encuentra todas las condiciones para que la línea de extrusión pueda trabajar en MANUAL o AUTOMÁTICO, y desde el segmento 44 al 62 se muestra el código de programa escrito en lenguaje de instrucciones para poder visualizar las alarmas que han sido accionadas, estos códigos de alarma se visualizara en código binario por el BYTE 0 del PLC, lo cual se deja preparado para conectar un visualizador mediante un display de tipo LCD. A continuación se describe el funcionamiento de cada instrucción del programa: BIT DESCRIPCION I 0.0 Presión de aceite de la extrusora I 0.1 Presión de aceite del alimentador de la extrusora I 0.2 Presión de aire de la extrusora I 0.3 Presión de aire del alimentador de la extrusora I 0.4 Interruptor de habilitación de las máquinas para la línea de extrusión I 0.5 Interruptor para la parada de la línea en caso de emergencia I 0.6 Sensor que indica que la cámara de vacío esta funcionando I 0.7 Controlador de corriente del motor de la extrusora I 1.0 Contacto del contactor triangulo del motor extrusor (encendido) I 1.1 Contacto del contactor triangulo del motor alimentador extrusora (encendido) I 1.3 Contacto que me indica que uno de los interruptores térmicos esta accionado I 2.0 Contacto del selector en posición de MANUAL I 2.1 Contacto del selector en posición de AUTOMATICO I 2.2 Pulsador de parada del ARPION 1 I 2.3 Pulsador de marcha del ARPION 1 I 2.4 Pulsador de parada del ARPION 2 I 2.5 Pulsador de marcha del ARPION 2 I 2.6 Pulsador de parada de electroválvula de la extrusora I 2.7 Pulsador de marcha de electroválvula de la extrusora I 3.0 Pulsador de parada de electroválvula del alimentador extrusora I 3.1 Pulsador de marcha de electroválvula del alimentador extrusora I 3.2 Selector de exclusión de la electroválvula alimentador extrusora I 3.3 Selector de exclusión para fajas en caso se llene la cámara de vacío I 3.4 Interruptor térmico para protección del motor de ARPION 1 39
  • 52. I 3.5 Interruptor térmico para protección del motor de ARPION 2 I 3.6 Interruptor térmico para protección de la electroválvula extrusora I 3.7 Interruptor térmico para protección de la electroválvula alimentador extrusora I 4.0 Pulsador para marcha del cajón alimentador I 4.1 Pulsador de parada del cajón alimentador I 4.2 Pulsador para marcha de la faja 1 I 4.3 Pulsador de parada de la faja 1 I 4.4 Pulsador para marcha de la faja 2 I 4.5 Pulsador de parada de la faja 2 I 4.6 Pulsador para marcha de la faja 3 I 4.7 Pulsador de parada de la faja 3 I 5.0 Pulsador de marcha para la faja de tolva I 5.1 Pulsador de parada para la faja de tolva I 5.2 Pulsador de marcha para el capacho I 5.3 Pulsador de parada para el capacho I 5.4 Selector para la exclusión de la faja de tolva I 5.5 Selector para la habilitación de la electroválvula de humectación del material I 7.0 Interruptor térmico para la protección del motor de la faja tolva I 7.1 Interruptor térmico para la protección del motor del cajón alimentador I 7.2 Interruptor térmico para la protección del motor del capacho I 7.3 Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 1 I 7.4 Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 2 I 7.5 Interruptor térmico para la protección del motor de la faja 3 I 7.6 Interruptores de los térmicos de motores laminadores y amasadora I 7.7 Contacto de contactor triangulo de motores laminadores y amasadora Q 0.0 Dato D0 para codificación de tipo de alarma accionado Q 0.1 Dato D1 para codificación de tipo de alarma accionado Q 0.2 Dato D2 para codificación de tipo de alarma accionado Q 0.3 Dato D3 para codificación de tipo de alarma accionado Q 0.4 Dato D4 para codificación de tipo de alarma accionado Q 2.0 Acciona el motor de arpión 1 Q 2.1 Acciona el motor de arpión 2 Q 2.2 Acciona la electroválvula de la extrusora Q 2.3 Acciona la electroválvula del alimentador de la extrusora Q 2.5 Acciona una sirena cuando la cámara de vacío se encuentra llena Q 2.6 Acciona una sirena cuando se presiona el interruptor de emergencia Q 2.7 Acciona una lámpara intermitente cuando se activa un interruptor térmico 40
  • 53. Q 3.0 Acciona el motor de la faja tolva Q 3.1 Acciona el motor del cajón alimentador Q 3.2 Acciona el motor del capacho Q 3.3 Acciona el motor de la faja 1 Q 3.4 Acciona el motor de la faja 2 Q 3.5 Acciona el motor de la faja 3 Q 3.6 Acciona la electroválvula para la humectación del material Q 3.7 Acciona el pistón para limpieza de laminadores M 0.0 Indica que la presión de aceite de la extrusora con presión normal M 0.1 Indica que la presión de aceite del alimentador extrusora con presión normal M 0.4 Indica que las presiones de aire y aceite con presión normal M 0.5 Indica que todos los motores se encuentran encendidos M 0.6 Todos los interruptores térmicos se encuentran desactivados M 1.0 Habilita el funcionamiento en manual M 1.1 Habilita el funcionamiento en automático M 1.3 Los motores principales de encuentran encendidos M 1.5 Habilita la exclusión de las fajas transportadoras T 37 Retardo a la desconexión por 5 seg. para la presión de aceite de la extrusora T 38 Retardo a la desconexión por 5 seg. para la presión de aceite del alim. extrusora T 39 Retardo a la conexión cuando todas las condiciones de automáticos están ok T 40 Tiempo de encendido de la sirena por 10 seg. De la cámara de vacío T 41 Tiempo de retardo a la desconexión por 40 seg. De la faja 1 en automático T 42 Tiempo de retardo a la desconexión por 1 seg. De la faja 1 en manual T 43 Tiempo de encendido por 5 seg. del tablero de fuerza T 44 Retardo a la desconexión por 5 seg. de los pistones de laminadores T 45 Tiempo de retardo a la desconexión por 40 seg. de los arpiones 1 y 2 T 50 Retardo a la conexión para inicio en manual T 51 Retardo a la conexión para el inicio en automático 41
  • 54. 3.3 Simulaciones Para la simulación del proyecto se utiliza el simulador del programa MicroWIN sp6 v4.0 de siemens, este simulador nos permite visualizar a las entradas y salidas del PLC en tiempo real. En la figura 24, se muestra la simulación de las salidas del Arpión 1 y 2, electro válvulas de la extrusora y alimentador extrusora, en la grafica podemos observar que las líneas 1, 2 y 3 son las entradas del PLC para el funcionamiento en manual, automático y marca de habilitación en automático respectivamente, y en las líneas 4, 5, 6 y 7 son las salidas del PLC, se puede observar que cuando el selector se encuentra en posición de MANUAL los motores del Arpion 1 y 2 se encienden y apagan con sus respectivos pulsadores, y lo mismo sucede con las electroválvulas. Cuando el selector está en la posición apagado, ninguno de los actuadores se accionan, en cambio cuando están en AUTOMATICO estos actuadores dependen de un interruptor de habilitación, cuando se coloca en OFF este interruptor las electroválvulas se apagan, en cambio los arpiones permanecen encendidos por 40 segundos, se pone este retardo a la desconexión por que la parada de la maquina es menor a 30 segundos. Figura 24: simulación de arpiones y electro válvulas 42
  • 55. En la figura 25 se observa la simulación de los motores que accionan a las maquinas vaivén, cajón alimentador y capacho. Cuando el selector MAN/AUT se encuentra en MANUAL, los motores del vaivén y cajón alimentador se pueden encender en forma independiente, en cambio el motor del Capacho enciende en forma indiferente si el interruptor MAN/AUT este habilitado. Cuando se realiza el cambio del selector de MANUAL a AUTOMATICO se apagan los motores excepto el motor del Capacho, y cuando está en AUTOMATICO el encendido de estos motores dependen solamente del interruptor de habilitación. Figura 25: simulación fajas de tolva y capacho 43
  • 56. En la figura 26 observamos la simulación de las fajas transportadoras 1, 2 y 3, y la electroválvula de la amasadora para la humectación del material. Cuando el selector MAN/AUT está en la posición de MANUAL se encienden los motores y la electroválvula en forma independiente, al realizar el cambio de MANUAL a AUTOMATICO el encendido de los motores dependerán del accionamiento del interruptor de habilitación, al poner en OFF el interruptor de habilitación, los motores se apagan excepto el motor de la faja 1, este motor tiene un retardo a la desconexión por 40 segundos, porque no es necesario que se apague en el lapso de este tiempo, con este evitamos los arranque innecesarios del motor. Figura 26: simulación de fajas transportadoras 44
  • 57. En la figura 27 se observa la simulación de las alarmas, en la fila n° 1 podemos observar la marca del PLC M_PRESIONES donde están conectados los sensores de presión de aceite y aire de la extrusora y alimentador extrusora, cuando se genera una falla de presiones se acciona la sirena de aviso SIR_TAB_PRINC por un tiempo de 10 segundos, lo mismo sucede cuando algunos de los motores principales se apagan, en cambio cuando se accionan alguno de los guardamotores se acciona la marca del PLC M_TERM_OK, en este caso se enciende la sirena SIR_TAB_PRINC y una lámpara intermitente color rojo. Figura 27: simulación de alarmas 45
  • 58. 3.4 Implementación La implementación se realiza en un tablero eléctrico de 60x50x30 cm. dentro de ellos se alojan el PLC con sus módulos de ampliación (ver figura 28). El tablero se encuentra anclado en la parte lateral del tablero de fuerza, y en la parte inferior derecha se realiza un agujero para poder pasar los cables de conexión tanto para las entradas y salidas. Para el armado y ubicación de componentes del tablero se realiza de la siguiente manera: En la plancha anaranjada (ver figura 28), se fijan con pernos las canaletas de tipo riel DIN en tres niveles de forma paralela, y en cada nivel se coloca las canaletas porta cables. En la parte superior se instala el PLC con 4 módulos de ampliación, en la parte central 2 bases porta reles encapsulado, cada base consta de 8 reles, en total son 16 reles encapsulados, en la parte inferior se instala borneras para la conexión de las entradas y salidas para el PLC, además de una fuente de alimentación de 24 vdc. Para la alimentación de los sensores y los módulos de ampliación del PLC, también se instala un interruptor termo magnético como un sistema de protección de los dispositivos que están instalados en este tablero. El cableado eléctrico se realiza con cables de diferentes colores para diferenciar el nivel de tensión con la que se encuentra trabajando, el color rojo es para la línea de 220 voltios que alimenta a los contactores, el color azul es para la línea de 24 vdc. que se utiliza para alimentar a los sensores y pulsadores del tablero de mando, y el color amarillo-verde es para conectar a la línea de tierra, esto es para proteger de ruido eléctrico a los componentes e inclusive protege al personal que trabaja en este tablero. Es importante diferenciar los cables de esta manera para no cometer errores al momento de realizar el cableado, y además cuando se requiera realizar mediciones, esto ayuda de antemano saber que tensión debe tener esta línea. El cableado eléctrico se realiza de punto a punto entre los sensores y actuador con las entradas y salidas del PLC, cada cable lleva en sus extremos una numeración diferente mediante unos marcadores numéricos, a cada cable se le asigna la numeración de acuerdo a que puerto del PLC se encuentra conectada. 46
  • 59. Figura 28: tablero eléctrico 47
  • 60. 4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 4.1 Resultados Desde que se implemento el sistema se han reducido las fallas por problemas eléctricos en un 100% y las fallas mecánicas que originaban los arpiones 1 y 2, y la faja transportadora nº 1, no han vuelto a ocurrir alargando de esta manera el tiempo de vida de los sistemas mecánicos. La capacidad de producción de ladrillos en la línea de extrusión es de 390 millares por día, pero por diversos factores (entre ellos se encuentra el motivo de estudio de este proyecto), la producción era de 345 millares por día, esto quiere decir que la producción se realiza en un 88.4% de la capacidad total. Ahora la producción se a incrementado a 351.4 millares, o sea tenemos un incremento de la producción en un 1.7%, que es 6.4 millares. Se ha reducido la frecuencia de mantenimiento preventivo que se realizaba a los motores del arpion 1, arpion 2 y la faja transportadora n° 1, de un mes a 6 meses, reduciendo de esta manera el costo por el mantenimiento. El origen de las fallas que generaban paradas inesperadas, requerían de un determinado tiempo para su ubicación, estas paradas usualmente se producían por sobrecarga de los motores eléctricos, para ello el motor cuenta con un dispositivo de protección, al accionarse este dispositivo se cambia el estado de la entrada del PLC al cual está conectado, esta falla se visualiza en codificación binaria. Cada falla se puede visualizar en código binario y así se puede ubicar el origen de la falla con mayor rapidez. Se ha realizado pruebas en la salida del PLC para la humectación del material, y además se observó en el simulador del PLC en línea con el proceso, el accionamiento en forma instantánea de las electroválvulas, reduciendo el tiempo muerto que generaba el operador de máquina, por realizar el control manualmente 48
  • 61. 4.2 Conclusiones Este proyecto si bien da solución a una problemática de la empresa, instalando equipos electrónicos para el control del proceso, se ha visto en la necesidad de capacitar al personal técnico para la programación y mantenimiento al PLC Dado que el proceso es en línea la automatización del mismo resulta una excelente opción para facilitar el proceso y lograr los mejores resultados posibles sin supervisión constante. Hay varias técnicas de control que se pueden utilizar (por ejemplo PID que es la mas usada a nivel industrial) para el control de humedad, pero dada la velocidad de las dinámicas del sistema y la naturaleza de los actuadores (digitales) se opta por un control ON OFF, que resulta suficiente para las exigencias del proceso. La naturaleza de los actuadores es parte integral del diseño y programación del controlador, por lo que se debe tener en cuenta o, como en este caso, hacer diseño conjunto del controlador y los actuadores para determinar el tipo de controlador y de salidas necesarias para el control del proceso. 4.3 Trabajos Futuros El sistema que se encuentra instalado, es flexible para realizar ampliaciones para poder realizar otros procesos que optimicen aun mas al proceso, tal es el caso del control de humedad del barro que es un proceso necesario para las empresas ladrilleras, ya que con esto se puede mejorar la calidad del producto, y reducir las mermas de producción, y además seria un sistema autónomo, no dependería de un operario para realizar este proceso, en este proyecto se esta realizando mediante una válvula de control de tipo ON- OFF, ya que realizar otro tipo de control como por ejemplo el control PID se mejoraría el proceso de humectación, pero para ello se requiere una mayor inversión, y diseñar un sistema de medición de la humedad del material que no este en contacto con el material, ya que esto se desgastan con el rozamiento. 49
  • 62. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Luis Jiménez López. “Técnica de la Construcción con ladrillo”, CEAC Técnico, Editorial CEAC S.A, 2005 [2] José Luis Barbado. “HORNOS DE BARRO y de ladrillo”. Buenos Aires. Editorial ALBATROS SACI. 2005 [3] Julián Rodríguez Montes, Lucas Castro Martínez, Juan Carlos del Real Romero. “PROCESOS INDUSTRIALES para materiales no metálicos”. Madrid. Editorial visión net. 2001 [4] Creus Sole, Antonio, “Instrumentación Industrial”. 6ta edición. Editorial AlfaOmega, Barcelona. 1997 [5] W. Bolton. “Sistemas de control electronico en ingeniería mecánica y eléctrica”. 2da edición. Editorial AlfaOmega S.A. Barcelona. 2001 [6] E. A. PARR. “Programmable controllers. An ingeneer’s”. third edition. Burlington. Editorial Newnes. 2003 [7] R. W., LEWIS. “Programing Industrial control Systems using IEC 1131-3”. Published by: the institution of electrical engineers. London. 1998 [8] ED., DROPKA. “TOSHIBA Médium PLC”. Washington. 1996 [9] Ramón Pallas Areni. “SENSORES Y ACONDICIONADORES DE SEÑAL”. Barcelona. Editorial Marcombo. 2003 [10] CH. L., DAWES. “Electricidad Industrial”. New York. Editorial Mc Graw-HILL. 1981 [11] ALLER, José Manuel. “MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS: INTRODUCCIÓN A LA TEORIA GENERAL”. Caracas. Editorial EQUINOCCIO. 2007. 50
  • 63. ANEXO 1: Alimentación general del tablero eléctrico 51
  • 64. ANEXO 2: Iluminación de tablero eléctrico 52
  • 65. ANEXO 3: Alimentación del circuito de mando 53
  • 66. ANEXO 4: Circuito de alimentación para el PLC 54
  • 67. ANEXO 5: Indicación de estado del circuito de mando 55
  • 68. ANEXO 6: Circuito de mando 56
  • 69. ANEXO 7: Circuito de mando y fuerza para el motor de extrusora 57
  • 70. ANEXO 8: Circuito de mando y fuerza para el motor de alim. extrusora 58
  • 71. ANEXO 9: Circuito de mando y fuerza para al bomba de aceite de la extrusora 59
  • 72. ANEXO 10: Circuito de mando y fuerza para la bomba de aceite del alim. extrusora 60
  • 73. ANEXO 11: circuito de mando y fuerza para arpion 1 y 2 61
  • 74. ANEXO 12: Electroválvulas de extrusora y alim. extrusora 62
  • 75. ANEXO 13: Sensor de cámara de vacío llena 63
  • 76. ANEXO 14: Circuito de térmicos activados 64
  • 77. ANEXO 15: Entrada del BYTE 0 y BYTE 1 del PLC 65
  • 78. ANEXO 16: Entrada y salida del BYTE 2 del PLC 66
  • 79. ANEXO 17: Entrada y salida del BYTE 3 del PLC 67
  • 80. ANEXO 18: Entrada y salida del BYTE 4 del PLC 68
  • 81. ANEXO 19: Entrada del BYTE 5 del PLC 69
  • 82. ANEXO 20: Entrada del BYTE 7 del PLC 70
  • 83. ANEXO 21: Circuito de seguridad de laminadores y amasadora 71
  • 84. ANEXO 22: Circuito de mando para electroválvula de amasadora y pistones 72
  • 85. ANEXO 23: Circuito de mando y fuerza para motor de laminador rápido 73
  • 86. ANEXO 24: Circuito de mando y fuerza para motor de laminador lento 74
  • 87. ANEXO 25: Circuito de fuerza y mando para motor de amasadora 75
  • 88. ANEXO 26: Código de programa para el PLC 76
  • 89. 77
  • 90. 78
  • 91. 79
  • 92. 80
  • 93. 81
  • 94. 82
  • 95. 83
  • 96. 84
  • 97. 85
  • 98. Network 43 // alarma presión de aceite extrusora LDN I0.0 MOVB 1, QB0 Network 44 // alarma presión de aceite alim. extrusora LDN I0.1 MOVB 2, QB0 Network 45 // alarma presión de aire extrusora LDN I0.2 MOVB 3, QB0 Network 46 // alarma presión de aire alim. extrusora LDN I0.3 MOVB 4, QB0 Network 47 // alarma hongo de emergencia presionado LDN I0.5 MOVB 5, QB0 Network 48 // alarma cámara de vacío llena LD I0.6 MOVB 6, QB0 86
  • 99. Network 49 // zev 1 activado LDN I0.7 MOVB 7, QB0 Network 50 // termico arpion 1 activado LDN I3.4 MOVB 8, QB0 Network 51 // termico arpion 2 activado LDN I3.5 MOVB 9, QB0 Network 52 // termico ev. extrusora activado LDN I3.6 MOVB 10, QB0 Network 53 // termico ev. alimentador extrusora activado LDN I3.7 MOVB 11, QB0 Network 54 // termico del tablero nuevo LDN I1.3 MOVB 12, QB0 Network 55 // termico de vaiven activado LDN I7.0 MOVB 13, QB0 Network 56 // termico de cajon alimentador activado LDN I7.1 MOVB 14, QB0 Network 57 // termico de capacho activado LDN I7.2 MOVB 15, QB0 Network 58 // termico de faja 1 activado LDN I7.3 MOVB 16, QB0 Network 59 // termico de faja 2 activado LDN I7.4 MOVB 17, QB0 Network 60 // termico de faja 3 activado LDN I7.5 87
  • 100. MOVB 18, QB0 Network 61 // térmico de laminador y amasadora activado LDN I7.6 MOVB 19, QB0 Network 62 // funcionamiento ok LDN M0.6 A M1.3 A I7.2 A M0.4 A I0.5 A I0.7 AN I0.6 MOVB 0, QB0 88
  • 101. ANEXO 27: Materiales y costo para el proyecto Costo unitario Costo total Materiales Cantidad (soles) (soles) Plc s7-200 Cpu 224xp dc/dc/dc 01 1918.94 1918.94 Fuente de alimentación 24vdc 10 Amp. 01 450 450 Módulo de ampliación 16 E/ 24VDC 03 453.57 1360.71 Modulo de ampliación 16 E/S 24VDC 01 1073.83 1073.83 Relé encapsulado 24vdc 5amp 16 72 1 152 Interruptor termo magnético 4 Amp. 400v 02 80 160 Borneras Legrand 2.5 mm. 150 9.2 1380 Riel DIN simétrico ranurada 04 2.5 15 Canaletas Legrand ranurada 04 14.5 58 Gabinete metálico 50x60 cm. 01 250 250 PC ADAPTER USB SIEMENS 01 1243.61 1243.61 Electrovalvula para agua 11/2” DANFOSS 01 5460 5460 Selector 3 posiciones sin retorno 01 72 72 Otros 1 000 1 000 COSTO TOTAL 15 594.09 89
  • 102. ANEXO 28: Partes de una extrusora UBICACIÓN DE COMPONENTES MOTOR ARPÓN 1 MOTOR ARPÓN 2 3-440V 60HZ 7.5KW 3-440V 60HZ 7.5KW MOTOR EXTRUSORA 3-440V 60HZ 160KW ELECTROVALVULA DE FRICCIÓN EXTRUSORA ELECTROVALVULA DE FRICCION ALIM. EXTR. PRESOSTATO DE AIRE EXTRUSORA PRESOSTATO DE AIRE ALIM. EXTRUSORA LAMPARA PARA ILUMINACIÓN MOTOR ALIM. EXTRUSORA CAMARA DE VACÍO 3-440V 60HZ 55KW RESISTENCIA Y TERMOSTATO ACEITE EXTRUSORA SONDA DE NIVEL DE LA ARCILLA RESISTENCIA Y TERMOSTATO BOMBA DE ACEITE Y PRESOSTATO DE ACEITE ALIM. EXTRUSORA DE EXTRUSORA BOMBA DE ACEITE Y PRESOSTATO DE ALIM. EXTRUSORA 90
  • 103. 91