UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELECTRONICA

ELECTRONICA INDUSTRIAL

Profesor

HUMBERTO GUTIÉRREZ

Integrantes

JOHAN EDUARDO ROJAS RUIZ 20072005073VIVIAN CAROLINA MENDOZA BARÓN 20081005063

TALLER # 4

Proceso de transporte de botellas, llenado, tapado, etiquetado y empacado.

BOGOTÁ 30 DE SEPTIEMBRE DE 2012

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………… 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA …………………………………………………. 4

OBJETIVOS …………………………………………………………………………………….. 6

OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………. 6

OBJETIVO ESPECÍFICO ……………………………………………………………. 6

METODOLOGÍA …………………………………………………………………. 7

DESARROLLO …………………………………………………………………….. 8

CONCLUSIONES ………………………………………………………………… 23

BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………………. 24

INTRODUCCIÓN

Los materiales pétreos son los que provienen de las rocas piedra o peñasco, por lo general se encuentran en la naturaleza en pequeños pedazos y lozas que de acuerdo a las necesidades del hombre son seleccionados y clasificados de forma manual o de forma artificial donde son procesados e industrializados; algunos ejemplos de materiales pétreos procesados por el hombre son el yeso y el hormigón. En la actualidad existen grandes industrias dedicadas al proceso de tritura y pulverizado de la piedra, de acuerdo a las características del material que quiera obtener. Estos materiales son utilizados generalmente para el área de la ingeniería civil donde tienen un amplio rango de usos como por ejemplo la construcción de estructuras, carreteras, recubrimiento de paredes y elementos decorativos.

En este trabajo se muestra el ejemplo de un procedimiento de una fábrica de material pétreo; en el cual se brinda una propuesta de automatización para el proceso de triturado y pulverizado de la roca teniendo en cuenta distintos factores como la temperatura, tiempos de proceso y secuencias de funcionamiento con el objetivo de mejorar los tiempos de producción.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En una industria en donde se procesa material rocoso dispone de una trituradora y dos molinos. La estructura física se muestra en la figura 1.

Figura1. Planta procesadora de material rocoso.

Cualidades de la maquinaria:

La trituradora tiene un motor trifásico de 300hp con arranque estrella triángulo e inversión de giro.El molino 1 tiene un motor trifásico de 100 hp con arranque estrella triángulo, un solo sentido.El molino 2 tiene un motor trifásico de 50hp con arranque estrella triángulo, un solo sentido.

Descripción general:

El material que llega a la trituradora se trae desde las canteras a través de cintas transportadoras (no interesa para el proceso) y son rocas que pueden tener pesos desde 5 kilos hasta 500 kilos (previamente las rocas de mayor peso a 500 Kilos se han picado). Luego del proceso de triturado el material se lleva al molino 1 en donde se muele hasta tener un material granuloso con peso no mayor de 20 gramos. Este material se lleva a otra parte de la planta.Parte de este material se lleva al molino 2 en donde se obtiene un material pulverizado. Este material también se lleva a otro subproceso.

Observaciones:

Cuando se acciona el pulsador que inicia limpieza, el pulsador de inicio de proceso no debe responder y lo contrario, mientras esté en el proceso de operación de trituración y molido, no debe responder el pulsador de limpieza.

Todo el proceso descrito se realiza automáticamente, sin embargo, para efectos de la simulación los sensores de temperatura y peso se actúan con pulsadores, así que se deben añadir testigos luminosos para indicar qué sensor (pulsador) se debe accionar.

Cada vez que el motor de la trituradora arranca en estrella, pasa a triángulo, invierte giro y finaliza triturado, debe estar señalizado en un HMI. Igual que la operación de los motores de los dos molinos. De esta forma se lleva una supervisión de cada una de las fases, igual que se debe llevar una supervisión del contador, para saber en todo momento qué cantidad de material se está procesando en los dos molinos.

El proceso tiene un pulsador de paro de emergencia que al accionarlo detiene el proceso que se esté desarrollando. Y un pulsador de Rearme, que al accionarlo, continúa en la fase que se había producido la emergencia.

Diagrama pictórico:

Figura 2. Diagrama pictórico de la planta procesadora de material rocoso.

De acuerdo a lo anterior el problema a resolver es el siguiente:

1. De acuerdo al desarrollo en cada fase, dibujar la carta de eventos detallando las cargas sensores, pulsadores, tiempos y contadores.

2. Diseñar el circuito eléctrico en Automation Studio que resuelva la carta de eventos.

3. Diseñar el HMI con los pulsadores de arranque, emergencia, rearme, los pulsadores que simulan los sensores; todas las señalizaciones de inicio, finalización de fases, de los eventos que se dan en cada fase, y finalización de descargue del material grueso, del molino 1 y del molino 2.

Asumir lo que sea necesario para que el proceso funcione según las especificaciones.

OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Realizar un análisis de las distintas etapas involucradas en el procesamiento de materia rocoso con la finalidad de identificar de los sensores, cargas, tiempos y contadores para su respectiva carta de eventos para la construcción des diagrama ladder, circuito eléctrico y HMI con su señalización respectiva.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar la carta de eventos detallando los sensores, cargas, pulsadores, tiempos y contadores.

Diseñar el circuito eléctrico que resuelva la carta de eventos.

Diseñar el panel de control (HMI) con los pulsadores de arranque, emergencia, rearme, todas las señalizaciones de inicio, finalización de fases, de los eventos que se dan en cada fase, y finalización de descargue del material grueso, del molino 1 y del molino 2.

METODOLOGÍA

En primer lugar, es fundamental analizar y entender el problema a resolver, que en este caso es el procesamiento de material rocoso, después de comprenderlo totalmente, se debe identificar cada una de las etapas del proceso observando detalladamente cada evento y comportamiento de la maquinaria para identificar los sensores, pulsadores, temporizadores y contadores a utilizar. Lo anterior se realiza con la información brindada en el planteamiento del problema, esto ayudará a clasificar las fases del proceso y su propósito.

Hecho lo anterior, el paso a seguir es determinar cada una de las cargas, que son los motores de los artefactos mecánicos que desempeñan una función dentro de los subprocesos, luego reconocer los sensores que son los encargados de brindar información importante sobre la posición de un objeto, llenado de recipientes, temperatura, entre otros, después representar los tiempos de programación requeridos mediante temporizadores, y también se debe registrar el número de veces que se repite un proceso para poder llevar un conteo de los mismos mediante contadores, por ultimo identificar los pulsadores que indican la interacción humana en distintas etapas del proceso como su inicio, estado de emergencia, ingreso de nuevas variables, etc.

Obtenidos todos los datos anteriores se sigue con la creación de la carta de eventos donde se muestra la interacción de los sensores, pulsadores y temporizadores con las cargas, con la finalidad de ver en una línea temporal su funcionamiento.

Obtenido el circuito eléctrico ya se puede diseñar el panel de control (HMI) en Automation Studio con su respectiva señalización, pulsadores de arranque, emergencia y rearme.

DESARROLLO

1. Descripción por fases del proceso de material rocoso:

A continuación realizaremos una descripción del proceso de material rocoso por fases:

1. Previamente las rocas se han llevado al depósito de La trituradora. En total tiene capacidad de almacenamiento de 200 toneladas de este material.

Operación de la trituradora:

2. Se acciona un pulsador que inicia el triturado. Esto da arranque de la trituradora, su motor arranca en estrella y luego de 20 s pasa a triángulo y permanece en ese sentido (sentido de rotación horario) hasta que un sensor de temperatura detiene el motor.

3. Luego que la temperatura baja, a la ambiente, el motor arranca estrella y luego de 20 s pasa a triángulo, pero con sentido anti horario. Así permanece hasta que nuevamente la temperatura se eleva y detiene el motor.

4. Baja la temperatura a la ambiente y arranca el motor en estrella y luego de 20 s pasa a triángulo, ahora en sentido horario. En esta parte del proceso la temperatura no se eleva sino que por tiempo, luego de transcurrir 30 min, el motor se detiene finalmente.

Los tiempos en las fases 2 y 3 dependen del tamaño y peso de las rocas. En el proceso de triturado, la temperatura se eleva por la fricción, así que para estas fases el censado de la temperatura es importante.

Ya en la fase 4, el material es menos pesado y grueso, así que la temperatura no aumenta apreciablemente, por lo que se fija un tiempo.

La inversión del motor se debe a que cuando va en un sentido o en otro, el material tiende a compactarse (ya que al material se le vierte agua) y esta es otra de las causa por la que la temperatura aumenta, ya que la corriente del motor aumenta. Así que al detenerse e invertir el giro lo que hace es producir el destrabe del material.

Finalizada la trituración, el material pasa al molino 1.

Como el material que muele cada molino se requiere para diferentes subprocesos, se ha fijado previamente la cantidad de material que se extrae del molino 1 y del molino 2, así, por ejemplo. Si se requiere 30% de material grueso y 70% de polvo, entonces se molerá en el molino 1, 60 toneladas y en el molino 2 el resto, es decir 140 toneladas (considerando que el material tritura-do es de 200 toneladas).

Para llevar el control se coloca en cada molino sensores de peso y en el programa de control se colocan contadores que incrementan con cada 500 kilos de peso.

Operación molino 1:

5. Luego que el material se ha triturado, pasados 30 minutos comienza a pasar desde la trituradora hasta el molino 1 a través de una cinta transportadora. El motor de la cinta transportadora es trifásico de baja potencia y un solo sentido, así que su conexión es en trián-gulo cuando entra a operar.

En el instante que entra material al molino 1 su motor trifásico arranca en estrella y luego de 10 s pasa a triángulo, siempre en el sentido horario, produciendo el molido del material. El sensor de peso va enviando señal al contador de este molino y por cada 500 kilos, el contador se incrementa en uno, la cinta transportadora se detiene y el molido de los 500 kilos tarda aproximadamente 25 minutos; finaliza este tiempo, el material molido sale del molino y es llevado al subproceso que lo requiere. Luego de 15 minutos que es el tiempo estimado para desocupar el molino, la cinta transportadora lleva otros 500 kilos desde la trituradora y comienza otro molido en el molino 1, el contador se incrementa en uno, y se repite el proceso descrito. Esto se repite tantas veces hasta completar las 60 toneladas programadas del material grueso.

Para la cantidad programada de 60 toneladas, cuando el contador completa 60000/500 es decir 120, finalizar el molido de material grueso. El motor del molino 2 se detiene. Luego de 30 minutos de descanso, comienza la fase de molido para el material pulverizado.

Operación molino 2:

6. El resto de material que está en la trituradora pasa al molino 1 en donde se muele con las mismas características descritas en la fase 5. Por cada 500 kilos molidos en el molino 1, ahora pasan al molino 2 y con la misma característica de censado de peso en el molino 2, es decir, por cada 500 kilos un segundo contador incrementa cuenta hasta que se completa todo el material previsto en la programación.

El molino 2 opera con un motor trifásico con arranque estrella y luego de 5 s pasa a triángulo, sin invertir giro en sentido horario. El tiempo de molido en el segundo molido por cada 500 kilos es de aproximadamente 20 minutos, luego de los cuales, el molino se desocupa y recibe nuevo material desde el molino 1. El tiempo de desocupado del molino 2 es estimado en 10 minutos.

Cuando finaliza todo el proceso: triturado, molienda 1 y molienda 2, se inicia un nuevo proceso accionando el pulsador de inicio.

Operación de limpieza:

Se considera una fase de limpieza cada que se completan tres procesos de triturado y molienda, con el fin de mantener en buen estado todos los equipos y motores.

Para la limpieza se procede así:

Finalizado el tercer proceso descrito, con un pulsado se da la orden de limpieza que consiste en arrancar los cuatro motores (trituradora, los dos molinos y la cinta transportadora) en vacío, en su conexión estrella-triángulo. Esto se realiza durante 15 minutos. Luego se apagan los motores. En ese proceso los obreros hacen limpieza de las tolvas, cinta transportadora, etc. Luego de finalizada la operación de limpieza, se puede iniciar un nuevo proceso.

2. A continuación se van a identificar y clasifican las cargas, sensores, pulsadores, temporizadores y contadores:

cargasMaquina Carga Asignación

Trituradora

Arranque KM1Estrella KM2Triangulo KM3Giro normal KM4Giro invertido KM5

Molino 1

Arranque KM6Estrella KM7Triangulo KM8

Molino 2

Arranque KM9Estrella KM10Triangulo KM11

Cinta 1Cinta 2

Activación KM12Activación KM22

Tabla 1. Identificación de las cargas presentes en las fases.

En la tabla 1 se puede observar como para el arranque, conexiones y sentidos de rotación es necesario el uso de cargas distintas debido a que estos motores arrancan en configuración estrella, luego deben cambiar a configuración delta y para ello se usan cargas diferentes. En total se identificaron 22 cargas.

Tabla2. Sensores presentes en las fases.

La tabla 2 muestra los sensores involucrados en todo el proceso como el sensor de temperatura presente en la trituradora y los sensores de peso de los molinos con los que se lleva el registro le las toneladas procesadas. En total se identificaron 3 sensores a lo largo de todo el proceso.

Sensores

Tipo Asignación Temperatura S11

Peso en molino 1 PS1Peso en molino 2 PSP2

Pulsadores

Tipo AsignaciónInicio P1

Limpieza P2Emergencia P3

Rearme P4 Tabla 3. Pulsadores presentes en las fases.

La tabla 3 indica los pulsadores que interviene a lo largo del proceso, en total se encontraron 4 pulsadores.

Contadores Tipo Asignación

Tiempo en molino 1 C1Tiempo en molino 2 C2

proceso C3 Tabla 4. Contadores presentes en las fases.

En total se encontraron 3 contadores a lo largo de todas las fases como se aprecia en la tabla 4.

Temporizadores tiempos Tiempo/(min) Asignación

Trituradora0.3333(20 seg) T1

Detiene todo 20 T2Molienda 1 25 T5

Cinta 15 T6Descanso 30 T7Molino 2 0.083(5 seg) T8Molino 1 0.166(10 seg) T4

Molienda 2 20 T9Desocupado 10 T10

Retardo 15 T11Enciende cinta 30 T3

Tabla 5. Tiempos de funcionamiento presentes en las fases.

Se encontraron un total de 11 contadores presentes a lo largo de todas las fases.

3. Carta de eventos del procesamiento de material rocoso:

CARTA DE EVENTOS

KM12

KM11

KM10

KM9 KM8 KM7 KM6 KM5

KM4 KM3 KM2

…. ….. KM1

T1 T1T1 T2 T3 T4 T5 T6

T7

T8 T9

T10 T11

P1 S1

S1 SP1 SP2

Figura 3. Carta de eventos del proceso de material rocoso.

En la figura 3 se puede observar el accionamiento de las distintas cargas por efectos de los temporizadores y accionar de los pulsadores.

6. CONCLUSIONES

Al hacer un estudio cuidadoso de un proceso dividiéndolo por fases y reconociendo las distintas variables que intervienen en el mismo, esto permite tener una idea clara de lo que se quiere lograr minimizando recursos como el tiempo a la hora de diseñar su proceso de automatización.

A pesar de ser un trabajo orientado a la simulación es importante pensar en usar el mínimo de recursos posibles en el diseño del circuito pensado en que si existiera una oferta de la vida real esto haría más atractiva la propuesta.

BIBLIOGRAFÍA

HUMBERTO GUTIÉRREZ. Automatización Industrial: Teoría y Laboratorio. Tercera Edición 2012

http://www.trituradoras-de-piedra.org/soluciones/proceso-de-produccion-de-materiales-petreos-diario.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Materiales_p%C3%A9treos

ANEXOS

En el video adjunto a este documento se explica el funcionamiento del circuito eléctrico y el panel de control (HMI) con su puesta en funcionamiento en el programa de simulación Automation Studio.