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DEDICATORIA
A Dios agradecemos por brindarnos La vida y así poder cumplir con nuestros objetivos y metas
Este proyecto lo dedicamos a nuestros padres no solo por su abnegada y noble misión de padres, si no fundamentalmente por sus cualidades y virtudes que los honran como padres educadores y ejemplos para sus hijos
Agradecemos a los instructores por haber transmitido sus conocimientos para formar el cimiento de nuestra profesión. .
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INTRODUCCION La experiencia educativa ha demostrado que el aprender haciendo tanto del docente como del educando no es estático, sino por el contrario totalmente activo, esto significa que el verdadero aprendizaje se logra haciendo. Motivados por este pilar de la educación y la fuerza emprendedora hemos decidido realizar un estudio técnico basado en la “Construccion de una Maquina rebobinadora “. El sistema implementado de la maquina rebobinadora, basado en mejorar el rendimiendo del taller electrico nos conllevo a pensar en el ahorro de mano de obra hombre, usándose una serie de dispositivos electrónicos que son capaces de cumplir el mismo trabajo con la diferencia que su funcionamiento es automático y son cómodos a comparación con algún equipo similar que son relativamente más costosos, por todo lo expuesto decidimos marcar el comienzo a una serie de mejoras continuas en el taller aplicando nuestros conocimientos. La ejecución del proyecto nos conllevo a buscar y a encontrar estrategias nuevas y adecuadas que permitió ejecutar nuestro plan de acción, lograr nuestros objetivos y la demostración de la hipótesis general de nuestro proyecto de innovación.
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INDICE Introducción: Presentacion de los Aprendices La Empresa Identificación de la empresa Situación actual El problema La solución Teoria Basica del Motor Propulsión Magnetica del motor Corriente Alterna (CA) Operación Basica del Motor de CA. Descripción de la Maqueta Descripción Proceso Componentes utilizados en el Equipo contador Resistores El transistor La compuerta NAND Circuito Integrado decodificador BCD a 7 segmentos Pantalla de Cristal Liquido Circuito Integrado Contador Sensor de contacto Esquemas utilizados. Circuito esquematico en Eagle Circuito impreso en Eagle (board). Anexos Bibliografía
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DATOS DEL PARTICIPANTE
Participante N°1 Nombre
: Sandro
Apellidos
: Yancul Quiroz
Especialidad
: Electricidad Industrial
Programa
: Aprendizaje Dual
Semestre
:V
ID
: 67281
Correo electrónico
:
[email protected]
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DATOS DEL PARTICIPANTE
Participante Nº2 Nombre
: Jorge Eduardo
Apellidos
: Paiva Llontop
Especialidad
: Electricidad Industrial
Programa
: Aprendizaje Dual
Semestre
:V
ID
: 40643
Correo Electrónico
:
[email protected]
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DATOS DEL PARTICIPANTE
Participante N°3 Nombre
: Jimmy
Apellidos
: Rimaicuna Flores
Especialidad
: Electricidad Industrial
Programa
: Aprendizaje Dual
Semestre
:V
ID
: 40645
Correo Electrónico
: jimmy2_16 @hotmail.com
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DATOS DEL PARTICIPANTE
Participante N°4 Nombre
: Franklin
Apellidos
: Perleche Tuñoque
Especialidad
: Electricidad Industrial
Programa
: Aprendizaje Dual
Semestre
:V
ID
: 85493
Correo Electrónico
:
[email protected]
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DENOMINACION DEL PROYECTO CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUINA REBOBINADORA PARA LA FACTORIA CARLOS JOEL ALVARADO PICSININI
Empresa
: CARLOS JOEL ALVARADO PICSININI
Programa
: Aprendizaje Dual
Especialidad
: Electricidad Industrial
Área
: Taller Electrico
Dirección
: Calle Paul Harris # 2015 La Victoria Chiclayo
Realización Del proyecto
: 13/02/2006 Al 01/07/06
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ANTECEDENTES IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA SITUACIÓN ACTUAL DE LA EMPRESA La empresa Carlos Joel Alvarado Picsinini
se dedica actualmente a la
construcción de piezas mecánicas en torno, rebobinado de motores y últimamente incursiona en las construcciones metálicas, servicio que brinda al grupo de empresas del que forma parte como son : Azucarera del Norte, Destilería Chiclayo, Sal Bahía, azucarera Chao . Capacidad administrativa eficiente con conocimientos prácticos y teóricos para el buen manejo de los ingresos y la atención debida a sus clientes de la corporación. La empresa tiene un ingreso promedio por parte del taller eléctrico de s/. 7000 soles mensuales La Producción anual del taller eléctrico es aproximadamente según fuentes del administrador s/. 84000 soles, aunque es importante resaltar que muchas veces existen ingresos extras por motores muchos mas robustos, es por tal motivo que el ingreso anual se acerca a los s/. 100000 soles anuales -
El taller eléctrico tiene una inversión aproximada anual en materiales de s/. 40000 soles anuales.
-
Fuente: contabilidad de la empresa y datos del propietario Carlos Joel Alvarado Picsinini.
PROBLEMA Muchas veces no se puede cumplir a tiempo con los trabajos de las empresas de la corporación , por tal motivo cuando son de mucha urgencia se tiene que recurrir a otros talleres , para que de esta manera se pueda salir adelante y los distintos procesos de planta no se vean afectados. MAQUINA REBOBINADORA 9
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Los trabajos de rebobinado se hacen actualmente a mano , fijando ciertos moldes con clavos y algun otro objeto que sirva de molde . SOLUCION El uso de dispositivos y targeteria electrónica para el rebobinado de motores y transformadores no es muy utilizado por los distintos talleres de nuestra región, sin embargo existen muchas formas de poder realizar un buen rebobinado en poco tiempo haciendo uso de una maquina con sus respectivos indicadores que nos permitan realizar con éxito dicha tarea. La necesidad del trabajo cada vez más competitivo nos hace mejorar cada vez mas, aplicando nuevas técnicas que nos permitan cumplir con las exigencias de nuestros clientes. Así mismo intercambiando conversaciones con el gerente de la empresa Carlos Joel Alvarado Picsinini, se planteo la posibilidad de mejorar las técnicas de rebobinado valiéndonos de una maquina que tenga los indicadores necesarios para desarrollar dichas tareas y con los trabajos que se desarrollen, cada vez ir innovando y de esta manera demostrar que “El profesional del Senati es creativo”. La presente investigación incide en los beneficios que ofrece la construcción de la maquina rebobinadora y de esta manera cumplir con nuestros clientes ya que en muchas oportunidades no se abastece el taller en atender todos los pedidos de rebobinado y nuestros clientes tienen que optar por elegir otro taller, es por todo esto que se ha incidido en la Contrucción de una Maquina Rebobinadora. Dicha empresa requiere de implementación de equipos automáticos en sus distintos talleres para facilitar el trabajo para las empresas de su corporación -
Se proyecta el incremento de atención de 16 motores rebobinados al mes, lo que resultaria un incremento del 100% .
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OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES: Construir
una
maquina
rebobinadora
para
el
taller
eléctrico,
consiguiendo de esta manera, ser más eficiente y puntual con el cumplimiento de los trabajos de los clientes e incrementar la rentabilidad de la empresa.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Diseñar y construir una maquina rebobinadora para aumentar la capacidad de atención de nuestros clientes Aumentar el ingreso promedio del taller eléctrico. Solucionar el problema de demora en el trabajo, asi como también mejorar la calidad de estos.
MISIÓN: Disminuir el tiempo de trabajo de cada rebobinado
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Mejorar el trabajo aplicando nuevas tecnologías y creatividad. Aplicar mejoras continuas a los trabajos ya comenzados en el taller electrico.
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TEORIA BASICA DEL MOTOR
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Teoría básica del motor Introducción Se ha dicho que si los antiguos Romanos, con su civilización y conocimiento avanzados de las ciencias, hubieran podido desarrollar el motor de vapor, el curso de la historia habría sido diferente. El desarrollo del motor eléctrico en épocas modernas ha indicado la verdad en esta teoría. El desarrollo del motor eléctrico nos ha dado los medios más eficientes y más eficaces para realizar un trabajo. Con el motor eléctrico hemos podido reducir notablemente el trabajo que realiza el hombre para su supervivencia, además, hemos podido construir una civilización que ahora está alcanzando las estrellas. El motor eléctrico es un dispositivo simple en principio, convierte energía eléctrica en energía mecánica. Al paso de los años, los motores eléctricos han cambiado substancialmente en diseño, no obstante los principios básicos de operación han seguido siendo iguales. En esta sección, mencionaremos los principios básicos del motor, los fenómenos del magnetismo, operación actual y básica de los motores de CA.
Magnetismo Antes de describir los principios básicos del motor, daremos una revisión del magnetismo. Todos sabemos que un imán permanente atraerá objetos de metal cuando el objeto está cerca o en de contacto con dicho el imán. El imán puede hacer esta función permanente debido a su fuerza magnética inherente, referida como "campo magnético". En la Figura 1, el campo magnético de dos imanes permanentes es representado por las "líneas del flujo". Estas líneas del flujo nos ayudan a visualizar el campo magnético de cualquier imán aunque representan solamente fenómenos invisibles. El número de líneas del flujo varía a partir de un campo magnético a otro. Cuanto más fuerte es el campo magnético, mayor es el número de las líneas del flujo que se dibujan para representar el campo magnético. Las líneas del flujo se dibujan con una dirección indicada puesto que debemos visualizar estas líneas y el campo magnético que representan movimientos que van del polo N al polo S, según lo demostrado en la Figura 1. Un campo magnético similar, se produce alrededor de un conductor eléctrico, cuando circula corriente eléctrica a través de él, según lo demostrado en la Figura 2-a. Estas líneas del flujo definen el campo magnético y están en la forma de círculos concéntricos alrededor del alambre. La vieja "regla de la mano izquierda" véase la Figura 2-b. indica que sí usted señala con el pulgar de su mano izquierda la dirección de la corriente, sus dedos señalarán la dirección que presenta el campo magnético.
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Figura 1. Las líneas del flujo de un campo magnético viajan del polo N al polo S.
Figura 2. El flujo de la corriente eléctrica en un conductor genera un campo magnético representado por las líneas concéntricas de flujo alrededor del conductor.
Figura 3. Las líneas magnéticas que circulan alrededor de un conductor salen del polo N y entran al polo S.
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Cuando el alambre forma una bobina (véase Figura 3), todas las líneas individuales del flujo producidas por cada sección del alambre forman un gran campo magnético alrededor de la bobina. Como con el imán permanente, estas líneas del flujo dejan el norte de la bobina y vuelven a entrar la bobina por el polo sur. El campo magnético de una bobina de alambre es mucho mayor que el campo magnético generado alrededor de un simple conductor antes de ser formada en una bobina. Este campo magnético alrededor de la bobina puede ser consolidado aún más colocando una base de hierro o de metal similar en el centro de la base. La base del metal presenta menos resistencia a las líneas del flujo que al aire, de tal modo la fuerza del campo puede aumentar. (así es como se realiza la bobina del estator, bobina de alambre con base de acero). La ventaja de un campo magnético que sea producido por una bobina, es que cuando se invierte la corriente, los postes cambian de dirección debido al cambio de dirección flujo magnético (véase Figura 4). Si este fenómeno magnético no se presentara, el motor de CA no existiría.
Figura 4. Los polos de una bobina electromagnética cambian cuando la dirección del flujo actual cambia.
Propulsión magnética del motor El principio de operación de los motores se puede demostrar fácilmente usando dos electroimanes y un imán permanente. La corriente se pasa a través de la bobina No. 1 en dirección al polo Norte establecido y a través de la bobina No. 2 en dirección al polo Sur. Un imán permanente con un polo Norte y Sur es la pieza móvil de este motor simple. En la figura 5-a el polo Norte del imán permanente está enfrente del polo Norte del electroimán. De manera semejante, los polos Sur
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están uno enfrente del otro. Como los polos magnéticos iguales se rechazan, empieza a girar el imán permanente. Cuando la fuerza de atracción entre los polos opuestos llega a ser lo suficientemente fuerte, el imán gira permanente. El imán rotativo continúa cambiando de dirección hasta que los polos opuestos se alinean. En este punto el rotor normalmente se detendría por la atracción entre los polos diferentes (Figura 5-b).
Figura 5. Propulsión magnética del motor
Sí la dirección de corrientes en las bobinas electromagnéticas fue invertida repentinamente, por consiguiente se invierte la polaridad de las dos bobinas, entonces, los polos otra vez sería opuestos y se repelerían entre ellos (Figura 5c). Por lo tanto, el imán permanente continuaría rotando. Si la dirección actual en las bobinas electromagnéticas fuera cambiada todo el tiempo, el imán daría vuelta 180 grados a medio camino, entonces el imán continuaría rotando. Este dispositivo sencillo es un motor en su forma más simple. Un motor real es más complejo, sin embargo, el principio es igual. Corriente Alterna (CA) ¿Cómo es que cuando se invierte la corriente en la bobina puede cambiar la polaridad de las mismas?. Como usted sabe, la diferencia entre la Corriente Directa (CD) y la Corriente Alterna (CA) es que con la CD la corriente fluye solamente en una dirección, mientras que con la CA la dirección del flujo de
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corriente actual cambia periódicamente de dirección. En el caso de la CA común que se utiliza a través de la mayoría de los Estados Unidos, el flujo actual cambia de dirección 120 veces por segundo. Esta corriente se refiere a la “CA de 60 o ciclos" o "CA de 60 Hertz" en honor del Sr. Hertz que fue la primera persona que concibió el concepto de la corriente de la CA. Otra característica del flujo de corriente actual es que puede variar en cantidad, es decir, podemos tener un flujo de 5, 10 ó 100 Amperes, por ejemplo. Con la CD absoluta, esto significa que el flujo actual sería de 5, 10 ó 100 Amperes continuos (véase Figura 6).
Figura 6. Visualización de la CD
Con la CA es diferente. Como usted puede imagínese, sería bastante difícil que la corriente fluya de desde el punto de vista de 100 amperios en una dirección positiva e inmediatamente después esté fluyendo con dirección negativa de igual intensidad. En lugar de eso, como la corriente se alista para cambiar de direcciones, primero disminuye hasta que alcanza el flujo cero y después se acumula gradualmente en la otra dirección (véase Figura 7). Observe que el flujo actual máximo (los picos de la línea) en cada dirección es más que el valor especificado (100 Amperes). Por lo tanto, el valor especificado se da como valor promedio. Realmente se llama "raíz cuadrada media", pero no se preocupe por recordar esto ya que no es de importancia. Lo que es importante en nuestro estudio de motores, es darse cuenta de que la fuerza del campo magnético producido por una bobina electromagnética de CA, aumenta y disminuye con el incremento y disminución del flujo de corriente alterna.
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Figura 7. Visualización de la CA
Operación básica del motor de CA Un motor de CA tiene dos partes eléctricas básicas: un "estator" y un "rotor", como se muestra en la Figura 8. El estator está en el componente eléctrico estático. Consiste en un grupo de electroimanes individuales dispuestos de una manera tal que formen un cilindro hueco, con un polo de cada cara de los imanes hacia el centro del grupo. El término, "estator" se deriva de la palabra estática. El rotor es el componente eléctrico rotativo, el cual consiste en un grupo de electroimanes dispuestos alrededor de un cilindro, con los polos haciendo frente hacia los polos del estator. El rotor, está situado obviamente dentro del estator y montado en el eje del motor. El término "rotor" se deriva de la palabra rotar. El objetivo de estos componentes del motor es hacer que el rotor gire sobre el eje del motor. Esta rotación ocurrirá debido al fenómeno magnético previamente discutido que los polos opuestos se atraen y polos iguales se rechazan. Si cambiamos progresivamente la polaridad de los polos del estator de una manera tal que su campo magnético combinado rote, entonces el rotor seguirá girando con el campo magnético del estator.
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Figura 8. Componentes eléctricos básicos de un motor de CA.
En la Figura 9 se muestra como van rotando los campos magnéticos del estator. De acuerdo con la figura, el estator tiene seis polos magnéticos y el rotor tiene dos polos. En el tiempo 1, los polos A-1 del estator y el C-2 son polos Norte y los polos opuestos, A-2 y C-1, son los polos sur. El polo S del rotor es atraído por los dos polos N del estator y el polo N del rotor es atraído por los dos polos del sur del estator. En el tiempo 2, la polaridad de los postes del estator se cambia de modo que ahora el C-2 y B-1 son los polos N y C-1 y B-2 son los polos S. Entonces el rotor se ve forzado a rotar 60 grados para alinearse con los polos del estator según lo demostrado en la figura. En el tiempo 3, B-1 y A-2 son los polos N. En el tiempo 4, A-2 y C-1 son los polos N. Mientras que se realiza cada cambio, los polos del rotor son atraídos por los polos opuestos en el estator. Así, como el campo magnético del estator rota, el rotor se ve forzado a rotar con él.
Figura 9. Rotación del campo magnético de un motor de CA.
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Una forma para producir un campo magnético que rota en el estator de un motor de CA es utilizar una fuente de alimentación trifásica para las bobinas del estator. Se preguntará ¿Qué, es la energía trifásica?. La respuesta a esa pregunta puede ser entendida mejor si primero examinamos la energía monofásica. La figura 7 muestra la energía monofásica. El generador de CA asociado produce justamente un flujo de corriente eléctrica cuya dirección e intensidad descienden según lo indicado por la línea continua de la gráfica. Del tiempo 0 al tiempo 3, la corriente fluye en el conductor en dirección positiva. Del tiempo 3 al tiempo 6, la corriente fluye en dirección negativa. En cualquier tiempo, la corriente fluye solamente en una dirección. Pero algunos generadores producen flujos en tres fases separadas en el mismo circuito. A esto se refiere la energía trifásica. En ningún un instante, sin embargo, la dirección y la intensidad de cada flujo actual separado no es igual al de las otras fases (véase Figura 10). Las tres fases separadas (flujos actuales) se etiquetan A, B y C. En el tiempo 1, ponga en fase A está en los Amperes cero, la fase B está cerca de su amperaje máximo y fluye en dirección positiva, y la fase C está cerca a su amperaje máximo pero fluye en dirección negativa. En el tiempo 2, el amperaje de la fase A está aumentando y el flujo es positivo, el amperaje de la fase B está disminuyendo y su flujo sigue siendo negativa, y la fase C ha caído a los amperes cero. Un ciclo completo (a partir de cero al máximo en una dirección, de cero al máximo en la otra dirección, y de nuevo a cero) toma una revolución completa del generador. Por lo tanto, un ciclo completo, se dice que tiene 360 grados eléctricos. En la figura 10, vemos que cada fase está desplazada 120 grados a partir de las otras dos fases. Por lo tanto, decimos que son 120 grados fuera de fase.
Figura 10. Patrón de fases separadas de la energía trifásica
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Para producir un campo magnético que rota en el estator de un motor de CA trifásico, se necesita que las bobinas del estator estén correctamente conectadas a la fuente de alimentación de corriente. La conexión para un estator de 6 postes se muestra en la Figura 6. Cada fase de la fuente de alimentación trifásica está conectada con los polos opuestos y las bobinas asociadas se bobinan en la misma dirección. Como usted recordará, en la Figura 4, la polaridad de los polos del electroimán es determinada por la dirección de la corriente que circula por la bobina. Por consiguiente, si dos electroimanes opuestos del estator se bobinan en la misma dirección, la polaridad de los polos opuestos debe de estar enfrente. Por lo tanto, cuando el polo A1 es N, el polo A2 es S. Cuando el polo B1 es N, B2 es S y así sucesivamente.
Cuadro 11. Método para conectar energía trifásica con un estator de seis polos.
La Figura 12. muestra cómo se produce el campo magnético que rota. En el tiempo 1, el flujo actual en los polos de la fase "A" es positivo y el polo A-1 es N. El flujo actual en los polos de la fase "C" es negativo, haciendo C-2 un polo N y C1 el polo S. No hay flujo actual en la fase "B", así que estos polos no se magnetizan. En el tiempo 2, las fases han cambiado de puesto 60 grados, haciendo los postes C-2 y B-1 N y C-1 y B-2 ambos polos S. Así, el flujo magnético produce el cambio de polaridad en las bobinas provocando que los polos resultantes N y S se mueven a la derecha alrededor del estator, lo que resulta en una rotación del campo magnético. Por lo tanto, el rotor actúa como un imán de barra arrastrado por el campo magnético que rota.
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Figura 12. Cómo la energía trifásica produce un campo magnético que rota.
Hasta este punto poco se ha dicho acerca del rotor. En los ejemplos anteriores, se ha asumido que los polos del rotor son bobinas como los polos del estator provistos con CD para crear polos fijos en polaridad. Así es exactamente cómo funciona un motor de CA síncrono. Sin embargo, la mayoría de los motores de CA que son utilizados actualmente no son motores síncronos. En lugar de eso, los motores de inducción son los que prevalecen en la industria. ¿Cuál es la diferencia del motor de inducción? La gran diferencia es la manera en la que se provee la corriente al rotor. Ésta no es ninguna fuente de alimentación externa, en lugar de eso, se utiliza la técnica de inducción, la cual es un fenómeno natural que ocurre cuando un conductor (las barras de aluminio en el caso de un rotor, véase el Figura 13) se mueve a través de un campo magnético existente o cuando un campo magnético se pasa a un conductor. En cualquier caso, el movimiento relativo provoca que la corriente eléctrica circule por el conductor. Esto se refiere al flujo actual "inducido". En otras palabras, en un motor de inducción el flujo actual del rotor no es causado por cualquier conexión directa de los conductores a una fuente de voltaje, sino por la influencia de los conductores del rotor que provocan el corte de las líneas del flujo producidas por los campos magnéticos del estator. La corriente inducida que se produce en el rotor da lugar a un campo magnético alrededor de los conductores del rotor según lo mostrado en la Figura 14. Este campo magnético alrededor de cada conductor del rotor hará que cada conductor actúe como un imán permanente (véase Figura 9). Como el campo magnético del estator alterna debido al efecto de suministro de CA trifásica, el campo magnético inducido del rotor será atraído y seguirá la rotación. El rotor
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está conectado con el eje del motor, así que el eje rotará y conducirá la carga de la conexión. Así es como funciona un motor.
Figura 13. Construcción de un rotor del motor de inducción de la CA.
Figura 14. Cómo el voltaje se induce en el rotor, dando por resultado flujo actual en los conductores del rotor.
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DESCRIPCION DE LA MAQUINA REBOBINADORA
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DESCRIPCION Esta maquina rebobinadora cuenta con un sistema indicador del número de espiras para la construcción de las bobinas del rebobinado del motor. Esta maquina esta compuesta por:
Un armazón de ángulos de fierro galvanizado Un motoreductor monofasico. Dos poleas 7” y 2” Una faja de transmisión. Dos chumaceras de ¾” Un eje de 20” Un soporte para las chumaceras Equipo contador electrónico con visualizador de cristal líquido. Un sistema de arranque por pedal. Una plataforma de moldes variables según medida. Un revestimiento del armazón con melamine color aluminio
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PROCESO DE CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO La maquina rebobinadora esta construida por un armazón de ángulos de fierro galvanizado la cual le hemos acoplado un motoreductor de 1/8 HP también sobrebase para fijar dos chumaceras de ¾, los cuales están acopladas a un eje transversal, este mismo tiene acoplado una polea de 7” y en el motoreductor una polea de 2”. Estas poleas son movidas por una faja de transmisión. En el lado opuesto del eje, tiene un enroscado de ¾ la cual permite el acoplamiento seguro de la plancha en donde van los moldes para construir las bobinas. El armazón se ha construido a una altura determinada para dar facilidad, seguridad y comodidad al operario al manipular dicha maquina Esta maquina también consta de un contador electrónico, el cual ha sido ubicado en una zona donde de facilidad de visualización perfecta de los números de vueltas de las bobinas. Esta maquina también consta de un pedal, el cual esta ubicado en la parte inferior derecho, el cual le da facilidad al operario para darle funcionamiento a esta maquina. El puesta en marcha de esta maquina comienza al maniobrar la llave termo magnética monofasica, la cual energiza al motor por una línea y la otra es interrumpida por un freno, al maniobrar el freno y/o interruptor da el arranque del motoreductor y este da el funcionamiento de la maquina.
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COMPONENTES UTILIZADOS EN EL CIRCUITO CONTADOR
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EL RESISTOR Resistencias Desde el punto de vista de la resistividad , podemos encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este último grupo se sitúan las resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada por el fabricante. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω). Se pueden dividir en tres grupos: Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante. Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites. Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.). Resistencias Lineales Fijas Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal, se representa por uno de estos símbolos:
Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante: Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente. Tolerancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal. Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento. Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal. Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.
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Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento. Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal. Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando. Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura. Coeficiente de tensión (Cv): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado. Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, periodos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento. Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión. Clasificación De Resistencias Lineales La clasificación de estas resistencias se puede hacer en base a los materiales utilizados para su construcción, básicamente mezclas de carbón o grafitos y materiales o aleaciones metálicas. También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a características constructivas y geométricas. Una clasificación sería la siguiente: DE CARBÓN: Aglomeradas y de capa. METÁLICAS: De capa, de película y bobinadas. Resistencias De Carbón
Es el tipo más utilizado y el material base en su construcción es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. Según el proceso de fabricación y su constitución interna, podemos distinguir: Resistencias Aglomeradas: También se conocen con el nombre de "composición", debido a su constitución: una mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de
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resistencias. Entre sus características se puede destacar: - Robustez mecánica y eléctrica (sobrecarga). - Bajos coeficientes de tensión y temperatura. - Elevado nivel de ruido. - Considerables derivas. Resistencias de Capa de Carbón En este tipo de resistencias, la fabricación está basada en el deposito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos. Como características más importantes: - Elevado coeficiente de temperatura. - Soportan mal las sobrecargas. - Ruido y coeficiente de tensión prácticamente nulos. - Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas: Resistencias Metálicas Estas resistencias están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base. Según el proceso de fabricación y aplicación a la que se destinan podemos distinguir: Resistencias De Capa Metálica Están constituidas por un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción química para el caso de óxidos metálicos o por vaporización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Los óxidos más utilizados son de estaño, antimonio e indio, como metales y aleaciones de oro, platino, indio y paladio dentro del grupo de metales preciosos. Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisión y un bajo nivel de ruido por lo que suelen ser utilizadas en aplicaciones exigentes. Entre sus caracteristicas más importantes: - Rangos reducidos de potencia y tensión. - Estrechas tolerancias y elevada estabilidad. - Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de funcionamiento. - Reducido nivel de ruido. Resistencias De Película Metálica La diferencia fundamental con las anteriores está en las técnicas de fabricación utilizadas, mediante las cuales se han conseguido integrar redes de resistencias. Los materiales base usados en su fabricación y los cuerpos soporte son los característicos de las resistencias metálicas, a excepción de los óxidos metálicos. Dentro de este tipo también podemos diferenciar dos tipos: de película delgada y de película gruesa, diferenciándose en las características constructivas. Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido tamaño, y sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las ventajas respecto a las resistencias discretas se pueden resumir en:
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- Costo menor para un mismo número de resistencias. - Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito. - Tolerancias más ajustadas. - Características generales de las unidades integradas muy similares y valores nominales prácticamente idénticos. - Posibilidad de obtención de valores óhmicos distintos en función de la configuración interna y el número de resistencias integradas. Esta última posibilidad está ligada al tipo de encapsulado en que se presenta la red. En la práctica los más comunes que se nos presentan son: -Tipo SIL, disposición de terminales en una linea, usada también para algunos tipos de conectores. -Tipo DIL, característica de los encapsulados de circuitos integrados. Resistencias Metálicas Bobinadas
En este tipo se emplean como soportes núcleos cerámicos y vítreos, y como materiales resistivos metales o aleaciones en forma de hilos o cintas de una determinada resistividad, que son bobinados sobre los núcleos soporte. Generalmente se suele hacer una subdivisión de este tipo en bobinadas de potencia y bobinadas de precisión, según la aplicación a la que se destinan. Como características generales se pueden destacar las siguientes: - Gran disipación de potencias y elevadas temperaturas de trabajo. - Elevada precisión, variación con la temperatura y baja tensión de ruido. - Considerables efectos inductivos. - Construcción robusta.
Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas o sementadas y aisladas. Resistencias Variables
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Estas resistencias pueden variar su valor óhmico dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito, estas resistencias se denominan: Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.). Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes. CODIGO DE COLORES
Colores
1ª Cifra
2ª Cifra
Multiplicador
0
0
Negro
Tolerancia
Marrón
1
1
x 10
1%
Rojo
2
2
x 102
2%
Naranja
3
3
x 103
Amarillo
4
4
x 104
Verde
5
5
x 105
Azul
6
6
x 106
0.5%
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Violeta
7
7
x 107
Gris
8
8
x 108
Blanco
9
9
x 109
Oro Plata Sin color
x 10-1 x 10
-2
5% 10% 20%
Transistor Transistor. Es la contracción de Transfer Resistor. Es decir, de transferencia de la resistencia.
Generalidades Sus inventores, John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, lo llamaron así por la propiedad que tiene de cambiar la resistencia al paso de la corriente eléctrica entre el emisor y el receptor. El transistor tiene tres partes, como el triodo. Una que emite electrones (emisor), otra que los recibe o recolecta (colector) y otra con la que se modula el paso de dichos electrones (base). El funcionamiento es muy parecido al del triodo y es aconsejable leer lo que allí se dice.
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Una pequeña señal eléctrica aplicada entre la base y emisor modula la que circula entre emisor y receptor. La señal base emisor puede ser muy pequeña en comparación con la emisor receptor. La señal emisor-receptor es aproximadamente la misma que la base-emisor pero amplificada. El transistor se utiliza, por tanto, como amplificador. Además, todo amplificador oscila así que puede usarse como oscilador y también como rectificador y como conmutador on-off. El transistor también funciona por tanto como un interruptor electrónico, siendo esta propiedad aplicada en la electrónica en el diseño de algunos tipos de memorias y de otros circuitos como controladores de motores de DC y de pasos. Tipos de transistor Existen distintos tipos de transistores, de los cuales la clasificación más aceptada consiste en dividirlos en transistores de bipolares o BJT (Bipolar Junction Transistor) y transistores de efecto de campo o FET (Field Effect Transistor). Transistores bipolares Los transistores bipolares surgen de la unión de tres cristales de semiconductor con dopajes diferentes e intercambiados. Se puede tener por tanto transistores PNP o NPN. Tecnológicamente se desarrollaron antes los transistores BJT que los FET. Los transistores bipolares se usan generalmente en electrónica analógica. Támbién en algunas aplicaciones de electrónica digital como la tecnología BICMOS o TTL. Transistores de efecto de campo Los transistores de efecto de campo más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (MetalInsulator-Semiconductor FET). Tienen tres terminales denominadas puerta (o gate) a la equivalente a la base del BJT, y que regula el paso de corriente por las otras dos terminales, llamadas drenador (drain) y fuente (source). Presentan diferencias de comportamiento respecto a los BJT. Una diferencia significativa es que, en los MOSFET, la puerta no absorve intensidad en absoluto, frente a los BJT, donde la intensidad que atraviesa la base es pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, pero no siempre puede ser despreciada Símbogia
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LA PUERTA NAND Una compuerta NAND es un dispositivo lógico que opera en forma exactamente contraria a, una compuerta, AND, entregando una salida baja cuando todas sus entradas son altas y una salida alta mientras exista por lo menos un bajo a cualquiera de ellas . Considerar el diagrama de los símbolos lógicos de la fig. una puerta AND esta conectada a un inversor. Las entradas A y B realizan la función AND y forma la expresión booleana A · B la puerta NOT invierte A · B a la derecha del inversor se añade la barra de complementaron a la expresión booleana obteniéndose A · B = Y a este circuito se denomina NOT-AND o NAND.
Figura Circuito equivalente de una compuerta NAND
El símbolo lógico convencional para la puerta se muestra en el diagrama de la fig. observar que el símbolo NAND es símbolo AND con un pequeño circulo a la salida. El circulo a veces se denomina circulo inversor. Esta es una forma simplificada de representar la puerta NOT . la tabla de verdad describe la operación exacta de la puerta lógica . la tabla de la verdad para la puerta NAND se ilustra en la tabla , observe como sus salida son las inversas de las salidas de la puerta AND .
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Figura Símbolo lógico de una compuerta NAND
A
B
NAND AND
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
Tabla: Tabla de verdad de una compuerta NAND de dos entradas
La operación de una puerta NAND es análoga a la del circuito eléctrico mostrado en la fig. los interruptores A y B representan las entradas de la puerta y la lampara ( Y ) su salida .
Figura : Circuito eléctrico equivalente de una compuerta NAND
Debido a que los interruptores A y B están en serie entre si y en paralelo con la lampara (Y) , esta ultima solo se apaga cuando ambos interruptores están cerrados y permanece encendida mientras cualquiera de ellos este abierto. DECODIFICACIÓN BCD A CÓDIGO DE 7 SEGMENTOS
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Un dispositivo de salida muy utilizado para visualizar números decimales es el visualizador de 7 segmentos. Los 7 segmentos se marcan con las letras de la a a la g. Existes varios tipos de visualizadores dentro de los cuales encontramos, el denominado incandescente, que es similar a una lámpara común, el de tubo de descarga de gas, que opera a tensiones altas y produce una iluminación anaranjada, el de tubo fluorescente, que da una iluminación verdosa cuando luce y opera con tensiones bajas, el mas moderno que es el de cristal liquido (LCD), este crea números negros sobre fondos plateados, y por último el visualizador común de diodos emisores de luz (LED) que produce un brillo rojo cuando luce. Existen visualizadores LED que cuando lucen emiten colores distintos del rojo. Como el visualizador LED es el mas fácil de utilizar y el mas común por eso se tratará con mas detalles. En la figura se muestra la forma de operación de un visualizador de 7 segmentos.
Figura: Operación de un visualizador de 7 segmentos
En la figura se muestra el dispositivo TTL denominado decodificador excitador 7447A BCD a 7 segmentos, con su respectiva tabla de verdad.
Figura : Símbolo lógico del decodificador 7447
VISUALIZADOR DE CRISTAL LIQUIDO
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Están hechos de vidrio y son muy frágiles. Las principales ventajas de los LCD son su extremadamente bajo consumo de energía y su larga vida. La principal desventaja de los LCD es su lento tiempo de conmutación, que pude ser desde 40 hasta 100 ms. Una segunda desventaja es la necesidad de luz ambiental debido a que el LCD refleja luz pero no emite como los LED. En la figura se muestra una sección de un LCD de efecto de campo típico
Figura : LCD de efecto de campo
Cuando se aplica una tensión entre los segmentos metalizados del vidrio superior y del plano posterior, el segmento cambia a negro sobre un fondo plateado. Esto se debe a que el cristal liquido o fluido "nemático" emparedado entre las partes frontal y posterior del vidrio transmite luz de forma diferente cuando esta activado. Este LCD efecto de campo usa filtro polarizado en las parte superior e inferior de la pantalla. Cada segmento y el plano posterior están conectados internamente a contactos en el flanco del empaquetamiento del LCD . Los LCD están controlados por señales en forma de onda cuadrada (30 a 200 Hz) de baja frecuencia con un ciclo de trabajo del 50% (50% de tiempo esta en alta). En resumen, las señales en fase no activan el visualizador, mientras que las señales desfasadas 180 grados activan un segmento del LCD. En la figura se muestra un LCD típico que se encuentra en un encapsulamiento de 40 patillas. Este LCD esta construido con fluido nemático emparedado entre placas de cristal y polarizadores en los extremos superior e inferior. Cabeceras de plástico que aseguran las placas de vidrio del LCD en las patillas
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Las señales de control de los LCD deben ser generadas por CI CMOS, ya que estos consumen muy poca energía y sus señales no tiene un desplazamiento de tensión DC como el que se presenta cuando se utilizan CI TTL. Un desplazamiento de tensión DC aplicando a través del fluido nemático destruirá el LCD después de cierto tiempo.
CONTROLADORES DE LCD En la figura se muestra un diagrama de bloques de un sencillo circuito de codificador / controlador LCD.
Figura : Diagrama de bloques de un decodificador/controlador LCD de 7 segmentos
Este decodificador convierte el código BCD de entrada a código de siete segmento. A continuación, la unidad controladora LCD tomaría la señal de onda MAQUINA REBOBINADORA 45
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cuadrada de 100 Hz del reloj autónomo y envía señales invertidas (desfasadas 180º ) solamente a los segmentos LCD que se van a activar. El reloj autónomo es un multivibrador estable que continuamente genera una cadena de pulsos de onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50%. En la figura se muestra un diagrama más detallado del controlador/ decodificador LCD.
Figura : Diagrama de conexiones de un decodificador/controlador LCD
Observe que la entrada BCD al decodificador es 0111. El decodificador traduce la entrada y activa las salidas a, b y c al nivel ALTO, que es el código de siete segmentos adecuado para visualizar el decimal 7. Las demás salidas (d, e, f, y g) permanecen en el nivel bajo. La sección controladora del LCD contiene siete puertas XOR CMOS de dos entradas. La señal de 100 Hz controla la entrada superior de cada puerta XOR y la entrada inferior esta conectada directamente al decodificador. Si la entrada inferior esta en nivel BAJO, la señal pasa a través de la puerta sin cambiar (en fase con la señal del reloj). Pero si por el contrario la entrada esta al nivel ALTO, la señal se invierte y pasa a través de la puerta (se desfasa 180º con respecto a la señal del reloj). CONTADORES CON CI TTL
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Son circuitos integrados donde vienen incluidos los flip-flops conectados según el tipo de contador y las puertas. Estos contadores se pueden llamar de propósito general. El CI 74192 es un contador reversible BCD síncrono TTL, es decir, módulo-10. Tiene doble entrada de reloj, una para cuenta ascendente y una para cuenta descendente que conmutan en la transición del nivel BAJO al nivel ALTO del pulso. La entrada de borrado síncrono se activa en nivel ALTO colocándo las salidas en nivel BAJO (0000) y se inicializa en cualquier número que se cargue en las entradas de datos en forma binaria y se transfieren asíncronamente a la salida BCD (A=QA, B=QB, C=QC, D=QD). La salida de arrastre se utiliza para conectar en cascada serie varios contadores.
Figura 11: Símbolo del contador 74192
CONTADOR BINARIO DE 4 BITS TTL 7493. El contador 7493 utilizan 4 flip-flops JK en modo de conmutación, con entradas de reloj ÇP0 y ÇP1 en donde ÇP1 es la entrada de reloj del segundo flip-flop por lo que para formar un contador de 4 bits mod-16 hay que conectar la salida del primer flip-flop de manera externa (puente) con la entrada ÇP1, quedando ÇP0 como la entrada de reloj del contador. También tiene dos entradas de reset (MR1 y MR2) las cuales no se deben dejar desconectadas (flotando) porque, como estas se activan en ALTA, al estar flotando toman un nivel ALTO lo que mantendría en reset al contador.
Figura 13: Contador 7493
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ESQUEMAS UTILIZADOS
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ANEXOS
COSTOS DE MATERIALES Producto
Cantidad
Precio unidad
Precio total
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Total
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DIAGRAMA DE GAN Actividades
Descripción
Marzo Abril
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Recopilar información
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Clasificar información
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Presentar perfil del proyecto
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Elaboración de monografía
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Presentación
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Presentación final del proyecto
Junio
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DIAGRAMA DE GANNT
N° 01
Actividades Búsqueda de información
Marzo Abril Mayo Junio 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
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02
Orden y sistematización de información
03
Elaboración del primer borrador
04
Probar funcionamiento del circuito
05
Presentación del trabajo
06
Exposición del trabajo
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BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
Principios de Electrónica
Paúl Malvino.
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Circuitos Digitales
Tocci
Electronica
Allan R. Hambley. 2ª Ed. Ed. Prentice Hall
GTZ Manual de Rebobinado de Motores Electricos. Senati. Chiclayo Manual de Automatismos Electricos . Senati Chiclayo.
Conclusiones : •
La construcción de la maquina rebobinadora es rentable ya que al implementarla podemos decir que el nivel de atención se incrementa al 100% y de esta manera se incrementa el ingreso promedio mensual de 7000 soles a aprox. 14000 soles , si hacemos un estimado de recuperacion de la inversion seria de la siguiente manera :
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Costo de la maquina rebobinadora s/.800 soles Ingreso adicional por el uso de esta maquina aprox. s/. 7000 soles Gastos de materiales para el rebobinado aprox. s/. 3500 soles Utilidad = s/. 7000 – 800 – 3500 = 2700 soles • •
Podemos concluir que la maquina rebobinadora es muy rentable y en el lapso de un mes se recupera la inversion. Una de las grandes satisfacciones que hemos vivido al construir este trabajo es que el gerente de la empresa se sensibilizo con nosotros y nuestro trabajo y con todos los cambios propuestos , por tal motivo le propusimos el acopio de materiales de desecho en recipientes de colores como el amarillo para residuos de cables de cobre , el azul para papeles , el rojo para residuos de waype usados y el negro para desechos de aceite usado asi como tambien le propusimos aplicar las 5 s , y hemos quedado con el gerente presentarle un video hacerca de las 5 s , para de esta manera vea las bondades de esta.
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