Proyecto de Innovación Y/o Mejora en Los Procesos de Producción o Servicio en La Empresa

 

“Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia”

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

  DIRECCION ZONAL: JUNIN – PASCO - HUANCAVELICA

CARRERA: ELECTRICISTA INDUSTRIAL

Proyecto de Innovación y/o Mejora en los Procesos de Producción o Servicio en la Empresa DISEÑO DEL CONTROL DE UN PORTÓN CORREDIZO AUTOMATIZADO POR ARDUINO Y COMANDADO POR RADIO FRECUENCIA

ASESOR: Inst. ROMERO DE LA CRUZ, Víctor  AUTORES: POMA BLANCO, Jorge Luis PARRAGA TORIBIO, Saul Jorge ARZAPALO ABREGU, Juan Carlos HUANCAYO-PERÚ 2021

 

II.

ÍNDICE ÍNDICE

INTRODUCCIÓN............. INTRODUCCIÓN ............................ ............................. ............................. .............................. ............................... ................ ¡Error! Marcador no defnido. CAPITULO I............... I.............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ....................... ........¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. Aproximación al Proyecto de Innovación................................................ Innovación................................................¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. 1.1

Situación real encontrada.............. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ......................10 .......10

1.2

Antecedentes............. ............................ .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .......................... ............ 11

1. 1.2 2.1

A nivel internacional.............. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ..............11 11

1.2.2

A nivel nacional.............. ............................ ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .......................12 .........12

1.3

Objevos.............. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ................................. ..................14 14

1.3.1

Objevo general:.............. ............................ ............................. .............................. ............................. ................................................. ...................................14 14

1. 1.3 3.2

Objevos específcos:.............. ............................ ............................. ............................. ............................. ........................................... ............................14 14

CAPÍTULO II............. II............................ .............................. ............................. ............................. ............................. ....................... .........¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. Descripción Teórica del Proyecto............. Proyecto............................ ............................. ................................. ...................¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. 2.1

Descripción de la innovación............. innovación........................... ............................. .............................. ............................. ................................ ..................15 15

2.1.1

Propiedades.............. ............................ ............................. ............................. ............................. .............................. ........................................... ............................16 16

2.1.2

Modo de empleo............. ............................ .............................. ............................. ............................. ................................................ ...................................17 ..17

2.2

Secuencias y pasos del trabajo.............. ............................ ............................. .............................. ...........................................18 ............................18

2.3 2.3

Co Conc ncep epto toss Tec Tecno noló lógi gico cos, s, Ambi Ambien enta tale les, s, Se Segu guri rida dad, d, Ca Cali lida dad dYN Nor orma mass TTéc écni nica cass..........19

2. 2.3 3.1

Conceptos te teccnológicos.............. ............................ ............................. .............................. ............................. ....................................... .........................19 19

2. 2.3 3.2

Medidas de Seguridad............. ........................... ............................. .............................. ............................. .......................................... ............................20 20

2.3.3

Normas Técnicas............... .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .................................. ....................21 21

2.4 2. 2.4. 4.1 1 2.5

Automazación de Portones............. ............................ ............................. ............................. ............................. .............................. ..................22 ..22 Tipo Tiposs de de Por Porto tone ness par paraa Aut Autom oma aza zarr.............. ............................. ............................. ............................. ..................................22 ...................22 Motores Eléctricos de Corriente Alterna............. ............................ ............................. ............................. .............................23 ..............23

2.5.1

Motor Síncrono.............. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .....................................23 .......................23

2.5.2

Motor Asíncrono.............. ............................ ............................. .............................. ............................. ............................. ....................................24 .....................24

2.6

Principales Parámetros del Motor AC...........................................................................24

2.6.1

Potencia............... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ................................................ ................................. 24

2.6.2

Voltaje............. ............................ .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ....................... ........ 24

2.6.3

Corriente............. ............................ ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .................................. ................... 25

2.6.4

Factor de Potencia............... .............................. ............................. ............................. ............................. ..............................................25 ................................25

 

2.6.5

Par............. ............................ .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ...........................................25 .............................25

2.6.6

Frecuencia............... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. .............................. ...............26 26

2.6.7

Deslizamiento.............. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ..................................... .........................27 ..27

2.6.8

Efciencia.............. ............................ ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ................................ ...................27 .27

2.7

Motorreductores.............. ............................. ............................. ............................. ............................. ................................................. ................................... 27

2.8 2. 2.8. 8.1 1

Microcontroladores............... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................................28 ..............................28 Tip ipo os d de e Mic Micrroc oco ont ntrrola olado dore ress............... ............................. ............................. .............................. ............................. ..............................29 ................29

2.9

Radio Frecuencia.............. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ..................... ......31 31

2. 2.10 10

Compo ompone nent nte es del del Sis Siste tema ma de de Co Cont ntrrol del del Por Portón tón C Cor orrred ediz izo o........................................33

2.10 2.10.1 .1

Moto Motorr Eléc Eléctr tric ico o Mono Monoá ási sico co............... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................... ................. 33

2. 2.1 10. 0.2 2

Motorreductor............... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ......................................37 .......................37

2. 2.1 10. 0.3 3

Piñ iñó ón – Cre rem mal alle lera ra.............. ............................ ............................. .............................. ............................. ..................................... ................................ .........39 39

2.10.4

Contactor.............. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .............................................. ................................ 40

2.10.5

Relé Té Térmico............... ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ......................................... .......................... 42

2.10 2.10.6 .6 2. 2.1 10. 0.7 7

In Inte terr rrup upto torr Te Term rmom omag agné néc co o........................................................................................44 Placa laca de Ard Ardui uin no............... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ...................................44 ....................44

2.10 2.10.8 .8

Módu Módulo lo de Ra Radi dio o Frec Frecue uenc ncia ia (RF (RF))............... ............................. ............................. .............................. ............................. .......................47 .........47

2.10 2.10.9 .9

Módu Módulo lo Sens Sensor or de Movi Movimi mien ento to............... .............................. ............................. ............................. .............................. ..........................49 ...........49

2.10.1 2.1 0.10 0 Se Senso nsorr FFin in de Carrer Carreraa............. ............................ .............................. ............................. ............................. .............................. .............................50 ..............50 2. 2.10 10.1 .11 1 Módu Módulo lo Re Relé lé.............. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................51 .............51 2.10.1 2.1 0.12 2 Botón Botón Paro Paro de Emerge Emergenci nciaa Tipo Hongo Hongo............. ........................... ............................. .............................. ...............................52 ................52 2. 2.10 10.1 .13 3 Pa Pant ntal alla la LCD LCD............. ........................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................................53 .............................53 2.10.1 2.1 0.14 4 Conduc Conductor tores es Eléctr Eléctrico icoss............... ............................. ............................. ............................. ...................................................... ........................................ 55 2.11 2.11 2.11.1 2.1 1.1

La in inst stal alac ació ión n de de llos os co comp mpon onen ente tess del del Si Sist stem emaa de de Con Contr trol ol del del P Por ortó tón n Cor Corre redi dizo zo.......58 .......58 Durant Durante e la instala instalació ción n no olvide olvide las las siguie siguiente ntess precauc precaucion iones: es:......................................59 ......................................59

2.12 2.12

Pr Prin inci cipa pale less Pas Pasos os para para In Inst stal alar ar el Si Sist stem emaa de de Con Contr trol ol de un Port Portón ón Co Corr rred ediz izo o ............60

2.12 2.12.1 .1

Pa Paso so 1. 1. Ados Adosar ar la la Crem Cremal alle lera ra al al Port Portón ón.........................................................................60 .........................................................................60

2.12.2 2.1 2.2

Paso Paso 2. Real Realiza izarr la Prog Program ramaci ación ón de la Placa Placa de de Arduin Arduino o.............................................60

2. 2.12 12.3 .3

Mont Montar ar Moto Motorr rred educ ucto torr............. ............................ ............................. ............................. .............................. ............................. ..........................61 ............61

2.12.4 2.1 2.4

Paso Paso 4. Instal Instalar ar el el Circu Circuito ito Eléctr Eléctrico ico de Mando Mando.............. ............................ ............................. .................................61 ..................61

2.12.5 2.1 2.5

Paso Paso 5. Instal Instalar ar el el Circu Circuito ito Eléctr Eléctrico ico de Fuer Fuerza za............. ............................ .............................. ..................................62 ...................62

2.12.6 2.12. 6

Paso 6. Probar Probar el Funcio Funcionamie namiento nto del del Sistem Sistemaa de Control Control del del Po Portón rtón Corredizo Corredizo........63 ........63

2. 2.13 13

Inst staala laci ció ón y Mon Monta taje je de Cre Crema mall ller eras as y Mot Moto orre rreduct ducto or...............................................63

 

2.13 2.13.1 .1

In Inst stal alac ació ión n de de llas as Cr Crem emal alle lera rass............... ............................. ............................. .............................. ...........................................63 ............................63

2. 2.13 13.2 .2

Mont Montaj aje e del del Motor Motorre redu duct ctor or.............. ............................. .............................. ............................. ..............................................65 ................................65

2.14

Instalación de Motorreductor ......................................................................................66

2.15 2.15

In Inst stal alac ació ión n del del Ci Circ rcui uito to Elé Eléct ctri rico co de Po Pote tenc ncia ia del del Moto Motorr EElé léct ctri rico co...............................67 ...............................67

2.15.1 2.1 5.1

In Insta stalac lación ión del Tabler Tablero o de de Dist Distrib ribuci ución ón............... ............................. ............................. .............................. .............................67 ..............67

2.15.2 2.15.2 2.15.3 2.1 5.3

In Insta stalac lación ión del Interr Interrupt uptor or Termom Termomagn agné éco co............... ............................. ............................. ...................................68 ....................68 In Insta stalac lación ión del Interr Interrupt uptor or Diere Dierenci ncial al............. ............................ .............................. ............................. ............................... .................68 68

2.15 2.15.4 .4

In Inst stal alac ació ión n de de los los Co Cont ntac acto tore ress.............. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................68 ..............68

2.15 2.15.5 .5

In Inst stal alac ació ión n del del Re Relé lé Té Térm rmic ico o............... ............................. ............................. ............................. ............................. ................................69 .................69

2.16 2.16

In Inst stal alac ació ión n del del Ci Circ rcui uito to Eléc Eléctr tric ico o de de Man Mando do del del M Mot otor or Eléc Eléctr tric ico o..................................70

2.16 2.16.1 .1

In Inst stal alac ació ión n de Módu Módulo lo RF RF Rece Recept ptor or..............................................................................70 ..............................................................................70

2.16 2.16.2 .2

In Inst stal alac ació ión n de los los Fin Fines es de de Carr Carrer eraa............... .............................. ............................. ............................. ....................................72 .....................72

2.16 2.16.3 .3

In Inst stal alac ació ión n de Sen Senso sorr de Mov Movim imie ient nto o............. ............................ ............................. ............................. .................................72 ..................72

2. 2.16 16.4 .4

In Inst stal alac ació ión n de Mod Modul ulo o Relé Relé............... ............................. ............................. ............................. ............................. ................................. ..................73 73

2.16 2.16.5 .5 2.16.6 2.1 6.6

In Inst stal alac ació ión n de de llaa Pan Panta tall llaa LLCD CD............. ........................... ............................. .............................. ............................. ...............................75 .................75 In Insta stalac lación ión de de Pulsad Pulsador or Tipo Tipo Hong Hongo o – Paro Paro de Emerg Emergenc encia ia..........................................76 ..........................................76

2.16.7 2.16. 7

Instalaci Instalación ón de de Arduino Arduino a la Fuente Fuente de Voltaje Voltaje y Programaci Programación ón del del Mismo Mismo..................77 ..................77

CAPÍTULO III.............. III............................ ............................. .............................. ............................. ............................. ...................... .......¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. Cálculos Jusfcados, Planos de Taller, Esquemas y/o Diagramas.......... Diagramas..........¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. 3.1

Cálculos jusfcavos.............. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................78 ..............78

3.1.1 3.1 .1

Dimens Dimension ionami amient ento o de de ssist istema ema de contro controll del del por portón tón corred corredizo izo...................................78

3. 3.1. 1.2 2

Cá Cálc lcul ulo o de de la Masa Masa del del Por Portó tón n Cor Corre redi dizo zo......................................................................79 ......................................................................79

3.1. 3.1.3 3

Cá Cálc lcul ulo o pa para ra la el elec ecci ción ón del del moto motorr rred educ ucto torr..................................................................81

3.1. 3.1.4 4 3.1.5 3.1 .5

Cá Cálc lcul ulo o para para la ele elecc cció ión n del del sist sistem emaa piñó piñón n - crem cremal alle lera ra...............................................83 ...............................................83 Cálcul Cálculo o y Elección Elección del del Contact Contactor, or, Inter Interrup ruptor tor Termo Termomag magné néco, co, In Inter terrup ruptor tor Diere Dierenci ncial al y Relé Térmico................ Térmico.............................. ............................. .............................. ............................. ................................................... ..................................... 87

3. 3.1. 1.6 6

Elec Elecci ción ón del del Int Inter erru rupt ptor or Di Dier eren enci cial al..............................................................................90 ..............................................................................90

3.1. 3.1.7 7

Co Cons nsum umo o de de Cor Corri rien ente te en lo loss Mód Módul ulos os pa para ra Ardu Arduin ino o...................................................92

3.1. 3.1.8 8

Cá Cálc lcul ulo o de Caí Caída da de de Tens Tensió ión n (DC) (DC) en en los los Fine Finess de Ca Carr rrer eraa............................................92

3.1. 3.1.9 9

Elec Elecci ción ón de Fue Fuent nte e de Vo Volt ltaj aje e para para la la Plac Placaa de Ardu Arduin ino o...............................................94

3.1.10 3.1 .10

Funcio Funcionam namien iento to del Sist Sistema ema de de Contro Controll del Portó Portón n Corred Corredizo izo.....................................95 .....................................95

3.1.11 3.1 .11

Código Código de Prog Program ramaci ación ón en en la Plata Plataorm ormaa de Ardu Arduino ino.................................................97 .................................................97

3. 3.1. 1.12 12

Plan lanos y Dia Diagr gram amas as.............. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .............................103 ...............103

 

CAPÍTULO IV............... IV............................. ............................. .............................. ................................................. ..................................¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. Descripción de Costos, Insumos y Tiempos del Trabajo.......................... Trabajo..........................¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. 4. 4.1 1

Mater ateria iale less e ins insu umos mos em empl ple eados ados en llaa iimp mple lem men enta taci ción ón de dell pr proy oyec ecto to......................119 ......................119

4. 4.2 2

Costo total esmado de la ejecución del proyecto.....................................................120

4.3

Cronograma de acvidades............... ............................ ............................. .............................. ............................. .............................. ................ 122

CONCLUSIONES........................... CONCLUSIONES............. ............................. .............................. ......................................... ............................... .....¡Error! ¡Error! Marcador no defnido. RECOMENDACIONES............. RECOMENDACIONES ............................ .............................. ............................. ..................................... ....................... ¡Error! Marcador no defnido. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............. BIBLIOGRÁFICAS............................. ............................. ............................. .............................. ................................................ ................................. 126 ANEXOS............. ANEXOS ............................ ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................127 .............127

 

III.

PRESENTACION DEL ESTUDIANTE CON INDICACION DE DATOS ACADEMICOS Y PERSONALES.

PRESENTACIÓN DEL ESTUDIANTE

 APELLIDOS Y NOMBRES NOMBRES

: ARTICA BLAZ, Erick Erick Jhoel

ID

: 1189454

PROGRAMA

: APRENDIZAJE DUAL

CARRERA

: ELECTRICISTA INDUSTRIAL

INGRESO

: 2018 - II

DIRECCIÓN

: CALLE LOS ANGELES S/N – CHONGOS BAJO

CORREO ELECTRÓNICO

: [email protected]  

TELÉFONO/CELULAR

: 900793416

 

PRESENTACIÓN DEL ESTUDIANTE

 APELLIDOS Y NOMBRES NOMBRES

: PARRA GRANADOS, GRANADOS, Kevin Mijael

ID

: 1181938

PROGRAMA

: APRENDIZAJE DUAL

CARRERA

: ELECTRICISTA INDUSTRIAL

INGRESO DIRECCIÓN

: 2018 - II : JR. JORGE CHAVEZ N°129 – EL TAMBO

CORREO ELECTRÓNICO

: [email protected]

TELÉFONO/CELULAR

: 927802535

7

 

PRESENTACIÓN DEL ESTUDIANTE

 APELLIDOS Y NOMBRES NOMBRES

: GALVAN TOCAS, Jhon Maycol

ID

: 1170975

PROGRAMA

: APRENDIZAJE DUAL

CARRERA

: ELECTRICISTA INDUSTRIAL

INGRESO DIRECCIÓN

: 2018 - II : JR. ZENON CASTRO SN – CHAMBARA

CORREO ELECTRÓNICO

: [email protected]

TELÉFONO/CELULAR

: 915173023

8

 

IV.

DENOMINACIÓN DEL PROYECTO, PROYECCIÓN SOCIAL, EMPRESA, SECCIÓN, DEPARTAMENTO, LUGAR Y FECHA DE REALIZACIÓN DEL TRABAJO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA.

TÍTULO DEL PROYECTO

: DISEÑO DEL CONTROL DE UN PORTON

CORREDIZO

 AUTOMATIZADO POR ARDUINO Y COMANDADO

POR

RADIO

FRECUENCIA C.F.P. / ESCUELA

: HUANCAYO / ELECTROTECNIA

EMPRESA

: ACE E.I.R.L.

SECCIÓN / ÁREA

: INSTALACIONES ELÉCTRICAS

LUGAR Y FECHA

: CHUPACA- CHUPACA-JU -JUNÍN-2021

9

 

V.

ANTECEDENTES (SITUACION QUE MOTIVA A REALIZAR EL PROYECTO).

1.1

5.1 Situación real encontrada La empresa empresa “ACE “ACE E.I.R. E.I.R.L”, L”, don donde de hem hemos os real realiza izado do nue nuestr stras as prá prácti cticas cas pre prof profes esiion onal ales es

br brin inda da

ser ervi vici cios os

de

inst instal alac ació ión n

y

ma mant nten eniimie mientos ntos

de

electrobombas. Donde la empresa cuenta con un portón corredizo galvanizado de 3x3m el cual el personal tiene que manipular manualmente para poder desplazar, ya sea para abrir o cerrar. El único ingreso hacia la empresa es por dicho portón, por lo que es un lugar de mucho tránsito ya que los clientes llegan de manera continua, originando así desgaste físico, pérdidas de energía y tiempo, incomodidad e inseguridad, más aún si nuestra condición física no nos permite afectando así, a los trabajadores ya que la atención hacia los clientes se requiere que sea rápida, por ende, los trabajos a ser entregados se retrasaban debido a que se tenía que estar  abriendo y cerrando el portón de manera continua. Durante el tiempo que realizamos nuestras prácticas pre profesionales tuvimos este inconveniente, lo cual nos motivó y decidimos plantear la elaboración de datos como cálculos y diseños para el uso automatizado del portón. Además, este proyecto surge con la final finalidad idad de que la empresa brinde sus servicios de una forma más cómoda, acelerada y productiva. 10

 

Por ello planteamos como proyecto de mejora el “Diseño del Control de un Port Po rtón ón Co Corr rred ediz izo o Au Auto toma matitiza zado do po porr Ar Ardu duin ino o y Co Coma mand ndad ado o po porr Radi Radio o Frecuencia” en la empresa ACE.E.I.R.L.

5.2 5.2 Antece ced dentes Para nue nuestr stro o pla plan n de tra trabaj bajo o enc encont ontramo ramoss alg alguno unoss ant anteced ecedent entes es que nos sirvieron de guía y referencia, como base de nuestro objetivo.

5.2.1A nivel internacional Rendon

(2 (20 020)

“Diseño eño

e

Implementac aciión

de

un

prot oto otipo de

comu co muni nica caci cion ones es in inal alám ámbri brica cass co con n Ar Ardui duino no medi median ante te el uso uso de Radi Radio o Frec Frecue uenc ncia ia pa para ra la Do Domo motitiza zaci ción ón”, ”, los los cual cuales es pe perm rmititen en cont contro rola larr el encendido y apagado de aires acondicionados, las luces de la casa, puertas de garaje y entre otros. En este diseño se usó un Arduino Uno, modulo RF 433MHz Emisor, Modulo RF 433MHz Receptor, Led IR Emisor, Led IR Receptor y una salida que fueron lámparas, el cual el autor llegó a la conc co nclu lusi sión ón de que que el pr prot otot otip ipo o el elab abora orado do se re real aliz izó ó de un una a ma maner nera a estructurada, la cual permite que todos los componentes inmersos en el mism mismo, o, te teng ngan an el mejo mejorr de dese semp mpeñ eño, o, ha haci cien endo do qu que e est este e sea de gr gran an calidad. 1

1

htp://reposiorio.umachala.edu.ec/bisream/48000/15459/1/ECFIC-2020-IS-DE-00008.pdf htp://reposiorio.umachala.edu.ec/bisream/48000/15459/1/ECFIC-2020-IS-DE-00008.pdf

11

 

5.2.2A 5.2.2 A nivel naciona nacionall Sulca y Suntaxi (2011) “Diseño, construcción y simulación de un sistema basculante para acoplar a una puerta de garaje residencial automatizada por radio control”. En este trabajo de investigación en primer lugar describe lo loss titipos pos de pu puert ertas as de ga garaj raje e auto automá mátitica cass qu que e ofre ofrece ce me merc rcado ado que que generalmente están diseñados para abrir y cerrar la puerta. El diseño del sistema basculante está compuesto por dos partes fundamentales: la parte mecánica, y la parte eléctrica. La parte mecánica permite el movimiento o desplazamiento de la puerta a la cual esta acoplada el sistema. La parte eléc eléctr tric ica a se en enca carg rgar ará á de dell ma mand ndo o au auto tomá mátitico co de dell sist sistem ema a con con sus sus respectivos elementos de seguridad para evitar accidentes al usuario. El sistema sistem a basculante gira y se desplaza linealm linealmente ente sobre una placa y guías laterales

que

se

encuentran

empotradas

a

la

estructura

fija

respectivamente, cumpliendo así su función principal que es de apertura y cierre de la puerta. Estos sistemas pueden ser instalados en lugares nuevos o reemplazar a otros en remodel remodelaciones aciones,, previo a reali realizar zar un anális análisis is de la infraestructura infraestruct ura que permit permita a realiz realizar ar el correct correcto o funci funcionamie onamiento nto del sistema. Donde para ello utilizo un motor eléctrico, modulo RF de 315MHz emisor, modulo RF 315MHz recepto y un módulo relé de 12V. El autor llego a las siguientes conclusiones en su trabajo a medida que la placa soporte de la palanca es más larga y coloca más abajo tomando como referencia el piso, la puerta sobre sale menos distancia hacia fuera a la acera.2 2

 htp://dspace.ups.edu. htp://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/16836 ec/handle/123456789/16836

12

 

Sandoval y Martínez (2017) presento el “Diseño eléctrico del control y funcionamiento de un portón corredizo industrial mediante el lenguaje de prog progra rama maci ción ón de ZE ZELI LIO O SO SOFT FT util utiliz izan ando do un RE RELE LE XELI XELIO O LO LOGI GIC C SR3101FU Schneider” para optar el título de Ingeniero Eléctrico en la Univ Un iver ersi sida dad d Na Naci cion onal al de In Inge geni niera era.. Pr Pres esent enta a un dise diseño ño de un po port rtón ón automatizad automa tizado o que abra y cierre de manera automática sin la acción direct directa a de una persona, aparte de lo funcional y practico que resulta tener este tipo de portones especiales, en el cual el portón está diseñado para que se deslice de manera horizontal el cual es accionado por diversos sensores y otros dispositivos. Se logró utilizar la herramienta de programación ZELIO SOFT para implementar la simulación del portón corredizo industrial. Se estu estudi diar aron on los los dife difere rent ntes es tipo tiposs de po port rton ones es y sus sus comp compon onen ente tes. s. Se analizaron las ventajas y desventajas del uso motores en la aplicación de portones. Para concluir utilizo un motor eléctrico, sensores de presencia, sensores de posición y PKC logic Schneider.

VI.

3

OBJETIVOS Mejoramiento del mantenimiento y operatividad de maquinas y equipos, reducción del tiempo de preparación o ejecución del trabajo, economía de materiales empleados, reducción de piezas defectuosas, aumento de

3

 htps://ribuni.uni.e htps://ribuni.uni.edu.ni/1711/1/91355.pdf du.ni/1711/1/91355.pdf

13

 

volumen de producción, mejora de procesos de trabajo, organización de almacenes, automatización de procesos, mejora de diseño, etc.

1.1

10.1 10 .1 Ob Obje jeti tivo voss 10.1.1

Objetivo g gen ener eral al::

Di Disseñar eñar el co cont ntro roll de un Por orttón Co Corr rred ediz izo o Galva alvan nizad izado o de 3x3 x3m m  Automatizado por Arduino Uno, Visualización por Pantalla LCD LM016L y Comandado por Radio Frecuencia (RF), para la empresa ACE E.I.R.L.

10.1 10 .1..2

Obj bjet etiv ivos os eesp spec ecíífi fico cos: s:

  Acoplar

el sistema piñón – cremallera a la estructura del portón corredizo

a través de un plano. 

Realizar un estudio de cálculos de la potencia y torque del motor que se usara para mover el portón corredizo.



Realizar el diagrama eléctrico de potencia y mando que controlará al motor eléctrico.



Diseñar la programación a través del software el arduino para el control y funcionamiento del portón corredizo.

  Analizar

la comunicación inalámbrica que existirá entre el emisor y el

receptor del módulo de radio frecuencia. 

Realizar la verificación de la visualización del trabajo del portón mediante la pantalla LCD.

VI VII. I.

DE DESC SCRI RIPC PCIO ION N DE LA IN INNO NOVA VACI CIÓN ÓN..

14

 

11.1

Descripción de la innovación El diseño de contro controll del portón corredizo corredizo fue dado con el propósi propósito to de facilitar  facilitar  al personal que labora en la empresa ACE E.I.R.L. el ingreso y salida del ta tallller, er, ya qu que e con con la com compl plem emen enta taci ción ón de es este te di dise seño ño au aume ment ntar arem emos os la productividad de la empresa, disminuiremos la pérdida de tiempo, reduciremos el de desg sgas aste te físi físico co que que tení tenían an los los tr trab abaj ajad ador ores es al ma mani nipu pula larr el po port rtón ón,, mejoraremos la seguridad de la empresa puesto que se contara con un control exclusivamente programado para la apertura y cierre de este portón. El funcionamiento del circuito será el siguiente el propietario de la empresa contara cont ara con un contr control ol remot remoto o exclus exclusiva ivamen mente te para este portón, portón, quien al presionar el botón ON emitirá una señal hacia el módulo RF, este recibirá la información inform ación del contr control ol remoto, remoto, que poster posteriormen iormente te lo pasara al Arduino, una vez llegado esta información al Arduino, este decodificara la información del módulo RF, una vez decodificado la información enviará señales al módulo relé, este dispositivo conmutara sus contactos NA y NC dejando pasar el voltaje volta je y corrie corriente nte hacia los contactore contactores, s, llevando así, la señal eléctric eléctrica a hasta el moto motorr qu quie ien n em empe peza zara ra a gira girarr an antiti ho hora rari riam amen ente te,, ha haci cien endo do qu que e el motorreductor jalase la cremallera el cual está sujeto con el piñón y ambos compone com ponente ntess est están án

encr encript iptados ados en el port portón. ón. Ahor Ahora a este este pro proces ceso o ser será á

detenido por un sensor fin de carrera los cuales están instalados en los extremos extrem os del carril inferior, una vez que la puerta se tope con el sensor fin de carrera este emitirá una señal eléctrica al Arduino permitiendo que el motor se detenga.

15

 

Un sensor instalado en el carril superior del portón será el encargado de verificar que no haya nada de objetos ni personas cerca del portón que puedan dañarse o lastimarse, si por alguna razón este sensor detectara algún movimiento enviara una señal eléctrica al Arduino, este al recibir dicho pulso permitirá que el motor no se encienda hasta que deje de haber movimiento. Cono Co noci cien endo do es esos os té térm rmin inos, os, la em empre presa sa y el pe perso rsona nall da dará rá a co conoc nocer er el presupuesto del diseño de control para el portón corredizo y de esa manera se explilica exp cará rá el ah ahorr orro, o, la efic eficie ienc ncia ia y la pr produ oduct ctiv ivid idad ad qu que e se te tend ndrá rá en la empresa a corto, mediano y largo plazo.

11.2

Propiedades 

Proponer el procedimiento del diseño de control del portón corredizo para permitir la facilidad de un mejor entendimiento al personal de la empresa “ACE. E.I.R.L.”



Será propuesto con el fin de garantizar al personal que manipule con mayor eficacia y menor esfuerzo.



Mediante un correcto dimensionamiento del control del portón corredizo, nos permitirá acceder sin ningún problema o retardo a la empresa.



Obtendremos mayor facilidad del manejo del portón ya que se podrá aperturar a larga distancia.

11.3

Modo de empleo

1ro

Analizar como diseñar el conrol de mando para porones corredizos. 16

Invesgar los maeriales y componenes del sisema de conrol

2do

de un porón corredizo.

     

3ro

Vericar el buen esado de funcionamieno de cada uno de los maeriales anes de realizar el rabajo.

11.4 Secue Secuencias ncias y pasos pasos del del ttrabajo rabajo

4o

5o

6o

Usar el equipo de proección personal (EPPs), durane la insalación del sisema de conrol del porón p orón corredizo. 1ro Elaborar el plano de las cremalleras y carriles del póron corredizo .

Insalar odos los los circuios elécricos elécricos de conrol y proección. proección. 2do Realizar los siguienes cálculos: poencia y orque del moor a usar, el moorreducor, po de conacor y relé r elé érmico.

Vericar el correco funcionamieno del sisema de conrol. 3ro Realizar el diseño de la programación en el soware de arduino.

Probar el funcionamieno del moor y moorreducor que no genere vibraciones o cualquier disorción. 4o

7mo Simular el funcionamieno del sisema de mando y fuerza en Proeus.

8vo

Por úlmo señalar los circuios insalados ya que algunos son de 5o correcamene de acuerdo a los alo el riesgo hacia las personas. Insalar circuio de fuerza y mando esquemas diseñados.

6o Acoplar el moor elécrico conjunamene con el moorreducor y las cremalleras.

7mo Alinear y asegurar las cremalleras con el engranaje del moorreducor.

8vo Cargar la programación a la placa de arduino.

9no Probar el funcionamieno con los conroles programados de mando.

17

 

11.5 Concep Conceptos tos Tecnoló Tecnológicos, gicos, Ambi Ambiental entales, es, Seguridad, Seguridad, Calidad Y Normas Técnicas 11.5 11 .5..1

Co Conc ncep epttos ttec ecn nol ológ ógiico coss

11.5 11 .5..1. 1.11

Aut Autom omat atiiza zaci ción ón

Es el conjunto de elementos o procesos informáticos, mecánicos y electromecánicos que operan con minina o nula intervención de una persona, estos normalmente se utilizan para optimar y mejorar el funcionamiento de una planta industrial, pero igualmente puede utiliza zarrse en un es esttadio, una granja o hast sta a en la prop opiia infraestructura de las ciudades. Un sist sistem ema a au auto toma matitiza zado do esta estará rá cons constititu tuid ido o por por sens sensor ores es,, actuadores y sistema de control, así mismo tiene dos partes del automatismo que son la parte operativa y parte de control. 4  

Fig. 01 Sistema de automatización de portón Corredizo. 5

4

 htps://www.logicbus.com.mx/auomazacion.php htp://reposiorio.up. htp://reposiorio.up.edu.pe/bisream/UTP/2851/4/Luis%20Caslla_Trabajo%20de%20Suciencia edu.pe/bisream/UTP/2851/4/Luis%20Caslla_Trabajo%20de%20Suciencia %20Profesional_Tiulo%20Profesional_2019.pdf  5

18

 

11.5 11 .5..2

Me Medi dida dass de Seg egur uriidad dad

Tomando el automatismo como un sistema de seguridad potencialmente sensible a ser vulnerado, hay que tomar recaudos a la hora de protegerlo. Normalmente los portones automáticos no llevan cerraduras, Entonces para que no puedan ser forzadas hay que evitar es que el portón pueda ser  quitado se su guía. Desde el punto de vista de la seguridad, es posible que con con un una a pa pala lanc nca a de desm smon onte ten n la cr crem emal alle lera ra de dell en engr gran anaj aje e y un una a vez vez desmontado, la hoja puede correrse para que pase una persona. Para evitar que pueda desmontarse hay que agregar topes que lo traben cuando esté cerrado. Asimismo, en el borde y contra la columna de cierre, es recomendable recome ndable colocar algún perfil de hierro para evitar que entre cualquier  cualquier  elemento que, mediante palanca, fuerce la hoja y la corra de su guía. 6

Fig. 02 Corredizo con dos trabas mecánicas. 7

6 7

 le:///C:/Users/Windows/Downloads/poron%20auomazado.pdf  htps://www.herrerosargennos.com.ar/arculo-108-cerradura-e argennos.com.ar/arculo-108-cerradura-elecrica-poron-auomaco/ lecrica-poron-auomaco/  htps://www.herreros

19

 

11.5.3

Normas Técn cniicas

La norma europea UNE-EN 13241:2004+A2:2017 especifica los requisitos de seguridad y prestaciones, excepto las características de resistencia al fuego y de control de humo; para puertas industriales, comerciales, de garaje y de portones destinadas a instalarse en áreas accesibles a las pers pe rson onas as y cuyo cuyo pr prin inci cipa pall ob obje jetitivo vo es ofre ofrece cerr segu seguri rida dad d de acce acceso so merc me rcanc ancía ías, s, ve vehí hícu culo loss acom acompa pañad ñados os o co cond nduci ucido doss po porr pe perso rsona nass en instalaciones industriales, comerciales o en garajes de viviendas. Esta norma europea también incluye las puertas comerciales tales como persianas enrollables y rejas enrollables cuando se usan como puertas de localess de ventas al por menor, previs locale previstas tas principal principalmente mente para el acceso de personas más que para vehículos y mercancías. 8 La Norma UNE – EN 12453 especifica como medidas preventivas el aplicar  una de las siguientes o combinarlas, distancias de seguridad, protección mecá me cáni nica ca,, su supr presi esión ón de arist aristas as co cort rtan ante tess y el elem ement entos os pr prom omin inen ente tes, s, maniobrar la puerta en modo hombre presente. El funcionamiento y la vida útil de una puerta dependen fundamentalmente de su inst instal alac ació ión n po porr pa part rte e del per erso sona nall ca callific ificad ado, o, as asíí co como mo de dell mantenimiento y las comprobaciones regulares por parte de un especialista calificado, de este modo, la norma UNE – EN 12635:20002 + A1:2009 y la norma UNE 85635:2012 donde establecen que el funcionamiento de la

8

 htps://www.une.org/encuenra-u-norma/busca-u-norma/norma/?c=N0058254

20

 

puert pu erta a so solo lo se po podrá drá garan garantitizar zar me medi dian ante te la corre correct cta a in inst stal alac ació ión n y el mantenimiento.

11.6 Autom Automatiza atización ción de Portones Portones El automatismo en portones consiste en aplicar un sistema electromecánico u electrónico para ejecutar la función de abrirlo y cerrarlo de forma automática. Dond Do nde e el sist sistem ema a está está comp compue uest sto o po porr un moto motorr rred educ ucto torr con con un una a plac placa a electrónica, elect rónica, el cual actúa bajo el coman comando do de un control remoto, generalme generalmente nte inalámbrico a distancia, define Rogerlo Martos. 9

11.6 11 .6.1 .1

Ti Tipo poss de P Por orto tone ness para para A Aut utom omat atiz izar  ar  Básicament nte e

ex exiisten

mucha hass

formas

de

po porrtones

los

cu cua ales

mencionaremos 3 alternativas.

11.6 11 .6.1 .1.1 .1

Auto Automa mati tiza zaci ción ón de Por Porto tone ness Cor Corre redi dizo zoss

En ella el portón se desplaza por un riel inferior, haciendo uso de la inercia del portón se desplaza hasta ser frenado unos centímetros antes de su cierre por la central de control. En lo respecto a velocidad de apertura, si bien varían dependiendo el modelo, en regla resultan de mayor velocidad que los levadizos y menor que los batientes.

11.6 11 .6.1 .1.2 .2

Auto Automa mati tiza zaci ción ón de Po Port rton ones es Le Levad vadiz izos os

Dado su menor recorrido la automatización se portones levadizos resulta la opción ideal para aquellos que desean un sistema con el menor tiempo de apertura y cierre, ya que trabajan con resortes y 9

 htps://ribuni.uni.edu.ni/1711/1/91355.pdf 

21

 

con un sistema de contrapeso, es recomendable su instalación en residencias y estacionamientos de poco espacio.

11.6 11 .6.1 .1.3 .3

Auto Automa mati tiza zaci ción ón de Po Port rton ones es Ba Bati tien ente te

Estos resultan la opción ideal cuando se cuenta con espacios reducidos. El portón se abre lateralmente en el sentido que el auto sale, sal e, solo solo oc ocupa upand ndo o un pe pequ queñ eño o espac espacio io en la pa pare red d ig igua uall al diámetro del portón, resultando una opción de automatización de aperturas ideal para lugares con poco espacio.

11.7 Moto Motores res Eléc Eléctric tricos os de Corriente Corriente Alterna Alterna Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en ener en ergí gía a me mecá cáni nica ca por por medi medio o de inte intera racc ccio ione ness elec electr trom omag agné nétitica cas. s. Su funcionamiento de estos motores se basa en el campo magnético giratorio que crea una corriente alterna trifásico descubierto por Tesla y en el descubrimiento de las corrientes inducidas Faraday. Existen motores eléctricos síncronos y asíncronos:

11.7.1

Motor S Sííncrono

En este tipo de motor, la rotació rotación n del eje sincroniz sincronizada ada con la frecue frecuencia ncia de la corriente de alimentación, en donde el periodo de rotación es igual al número entero de ciclos de corriente alterna; es decir, el campo magnético magnético y el rotor tienen la misma velocidad de giro. La velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red al que se

22

 

encuentra conectada y por el número de pares de polos del motor. Esta también es conocida como velocidad de sincronismo

11.7.2

Motor As Asííncrono

Este tipo de motores pueden ser de jaula de ardilla o bobinado, donde las bobinas están desfasadas a 120°. Según el teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento.

11.8 Prin Principal cipales es Parám Parámetros etros d del el Motor Motor AC 11.8.1

Potencia

Es la rapidez con la que se realiza un trabajo, la unidad de Sistema Internacional para la potencia es el Joule por segundo y se denomina watt, pero para propósitos industriales se usa el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza (HP).

11.8.2

Voltaje

También llamada tensión eléctrica o diferencia de potencial que existe entre dos puntos, y es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva de u punto a otro.

23

 

11.8.3

Corriente

La corriente es la rapidez del flujo de carga que pasa por un punto dado en un conductor eléctrico en un tiempo (t) determinado, donde en este caso existen tipos de corrientes en el motor.

11.8 11 .8..3. 3.11

Corr Corrie ient ntee Nom Nomin inal al

En una máquina, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumirá en condiciones normales de operación.

11.8 11 .8.3 .3.2 .2

Co Corr rrie ient ntee de Vací Vacío o

Es la corriente que consumirá la maquina cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal.

11.8 11 .8.3 .3.3 .3

Co Corr rrie ient ntee de de Arr Arran anqu quee

Todos los motores eléctricos para operar consumen un excedente de

corriente,

mayor

que

su

corriente

nominal,

que

es

aproximadamente de dos a ocho veces superior.

11.8.4

Factor d dee P Po otencia

El factor de potencia (cos   Φ) se define como la razón que existe entre la Potencia Real (P) y la Potencia Aparente (S); siendo la potencia aparente el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente.

11.8.5

Par

Un par de fuerzas es un conjunto de dos fuerzas de magnitudes iguales, pero de sentido contrario. El momento del par de fuerzas o torque, se representa por un vector perpendicular al plano del par. 24

 

10

Fig. 03 Curvas par Motor en función de la velocidad.

11.8.5. 5.11

Par Nominal

Es el par que se produce en un motor eléctrico para que pueda desarrollar sus condiciones de diseño.

11.8.5.2

 Par de Arranque

Es el par que va a desarrollar el motor para romper sus condiciones iniciales de inercia y pueda comenzar a operar.

11.8.6

Frecuencia

Es el número de ciclos o repeticiones del mismo movimiento durante un segundo, su unidad es el segundo -1 que corresponde a un Hertz (Hz). La frecuencia y el periodo están relacionados inversamente.

10

nsion/moores/1-3-3-moores htps://auomasmoindusrial.com/curso-carne-insalador-baja-e htps://auomasmoindusrial.com/curso-carne-insalador-baja-ension/moores/1-3-3-mooresasincronos/par-moor-par-resisene/

25

 

11.8.7

Deslizamiento

Es la relación que existe entre la velocidad de los campos del estator y la velocidad de giro del rotor.

11.8.8 Eficiencia Es un factor que indica el grado de perdida de energía, trabajo o potencia de cualquier aparato eléctrico o mecánico. La eficiencia de una maquina se define como la relación del trabajo de salida entre el trabajo de entrada, en términos de potencia, la eficiencia es igual a el cociente de la potencia de salida entre la potencia de entrada.

11

11.99 Mot 11. Motorr orredu educto ctores res Los reductores de velocidad para motores eléctricos, está compuesto de un motor y un gran número de engranajes que se acoplan al aparato y funciona para disminuir el número de rpm del motor y mantener así la velocidad en una que sea constante y segura, es quizás el invento más antiguo de la humanidad desde comenzó la era industrial. Este tipo de máquin máquinas as funcionan en gran variedad de motores motores cuyo encendi encendido do puede ser por gasolina, mediante la combustión o bien por el impulso de la energía energí a eléctrica, pero en el caso d los motor motores es eléctricos, donde básicame básicamente nte este este mo moto torre rreduc ducto torr pos posee ee un pi piñó ñón n qu que e se encue encuent ntra ra adapt adaptad ado o por por otro otro engranaje que gira a revoluciones que llegan a los 1750. 12

11 12

 htps://sies.google.com/sie/serransadecv/odo-para-used  htps://ercesa.com/nocias/reducores-de-velocidad-para-moores-elecricos/

26

 

Fig. 04 Motorreductor para Motor Eléctrico. 13

11.10 11. 10 Mic Microc rocont ontrol rolado adores res Un microcontrolador es un circuito integrado digital que puede ser usado para muy diversos propósitos debido a que es programable. Está compuesto por una unidad central de proceso (CPU), memorias (ROM y RAM) y líneas de entrada y salida (periféricos). Como el hardware ya viene integrado en un solo chip, en una un a me memo mori ria a se gu guar arda dan n lo loss pro progr gram amas as y un elem elemen ento to llllam amado ado CP CPU U se encargará de procesar paso por paso las instrucciones del programa. Los lenguajes de programación típicos que se usan son ensamblador y C, pero ante an tess de gr grab abar ar un progr program ama a al mi micr croco ocont ntrol rolado adorr hay hay qu que e co comp mpililar arlo lo a hexadecimal que es el formato con el que funciona el microcontrolador.

11.10. 11. 10.11 Tip Tipos os de Microc Microcont ontrol rolado adores res Loss mi Lo micro crocon contr trol olado adore ress se divi divide den n en categ categorí orías as seg según ún su me memo moria ria,, arquitectura, bits y conjuntos de instrucciones. Así que veamos los tipos de microcontroladores: 13

 htps://ercesa.com/nocias/reducores-de-velocidad/

27

 

Bits: 

El microcontrolador de 8 bits ejecuta la lógica & amp, operaciones aritméticas.



El mi micro croco cont ntro rola lador dor de 16 bits bits se ejec ejecut uta a con ma mayo yorr pr preci ecisi sión ón y rendimiento en contraste con 8 bits.



El microcontrolador de 32 bits se emplea principalmente en dispositivos controlados automáticamente, como máquinas de oficina, etc.

Memoria: 

External Memory Microcontroller, cuando una estructura integrada se construye con un microcontrolador que no forma parte de los bloques de funcionamiento existentes de un chip, se denomina microcontrolador  de memoria externa. Para ilustras, el microcontrolador 8031 no tiene memoria de programa en el chip.



Microcontrolador de memoria incorporado, cuando se constituye una estructura incrustada con un microcontrolador que forma parte de todos los bloq bloque uess fun unci cio ona nalles qu que e ex exis iste ten n en un chip, hip, se den enom omin ina a microc oco ontrolad ado or

de

memori ria a

inc ncrrustad ada a.

Para

ilust strrar ar,,

el

microcontrolador 8051 tiene todos los programas & amp, memoria de datos, contadores y amp, temporizadores, interrupciones, puertos de E/S, por lo tanto, es un microcontrolador de memoria integrada.

28

 

11.10. 11. 10.1.1 1.1 Microc Microcont ontrol rolado adorr P PIC IC Contro Con trolad lador or de interf interfaz az peri perifér férica ica (PIC) (PIC) prov provist isto o por Mic Micro-c ro-chip hip Technology que permite una eficiencia del código, trabajando a frecuencias de 20MHz (5 millones de instrucciones por segundo), así mismo tiene compatibilidad de pines y código entre dispositivos de la misma familia con gran variedad de versiones en distintos encapsulados desde 8 hasta 84 pines).

Fig. 05 Microcontrolador PIC. 14

11.10. 11. 10.1.2 1.2 Microc Microcont ontrol rolado adorr A AVR VR Este es microcontrolador del tipo RISC de 87 bits con dos espacios de memoria completamente independientes: memoria de programa y memoria de datos. En la memoria de programas se encuentra el código a ejecutar, y en caso de la memoria de datos se dividen en tr tres es secci seccion ones, es, la pa part rte e más más baja baja usua usualm lmen ente te usas usasada ada co como mo punteros,

en

el

siguiente

se

encuentra

el

entradas/salidas y el resto de la memoria es RAM.

14

 htps://microconroladoressesv.wordpress.com/microconroladores htps://microconroladoressesv.wordpress.com/microconroladores-pic-y-sus-variedades/ -pic-y-sus-variedades/

29

espacio

de

 

Fig. 06 Microcontrolador AVR. 15

 

11.10. 11. 10.1.3 1.3 Microc Microcont ontrol rolado adorr ARM La arquitectura ARM es un procesador RISC de 32 bits con máximo funcionamie funcio namiento nto de ciclo único, donde además nos ofrece ancho de instrucc cciión

pr pre eest establecida de

32

bits

par ara a

simpl pliificar

el

revesti reve stimi mient ento o y la dec decodi odific ficaci ación, ón, con una den densid sidad ad de cód código igo mínima.

Fig. 07 Microcontrolador ARM.16

11.11  Radio Frecuencia El espectro electromagnético se refiere a como se distribuye la energía de las ondas electromagnéticas. Esto quiere decir que el espectro electromagnético abarca desde las radiaciones con longitud de onda más pequeña (los rayos gama) hasta las radiaciones con longitud de onda más amplia (las ondas de radio). 15 16

 htp://fpgalibre.sourceforge.ne/SPL2010/avr.pdf   htps://www.rec.com.ar/cms/10-noas-ecnicas/10-corex

30

 

La radiofrecuencia, en definitiva, es la parte del espectro electromagnético que abarca desde los 3 kiloh kilohercios ercios hasta los 300 gigahercios. gigahercios. Estas frecuen frecuencias cias se utiliz utilizan an para las com comuni unicac cacion iones es mil milita itares res,, la nav navega egación ción,, los rad radares ares y la radio rad iofo foní nía a AM y FM. FM. La rad radio iofr frecu ecuenc encia ia de am ampl plititud ud Mo Modul dulad ada a (AM (AM), ), por  por  ejemplo, transmite en media frecuencia. La radiofonía de frecuencia modulada (FM), en cambio, realiza su transmisión en muy alta frecuencia.

Fig. 8 Ondas de Radio Frecuencia. 17

11.12 Comp Component onentes es del Sistema Sistema de Control del Po Portón rtón Cor Corrediz redizo o Los componentes del sistema de control del portón corredizo están agrupados en tres (3) subsistemas:

Sistema Mecánico, encargado del desplazamiento del portón linealmente. Está conformado por las cremalleras y el motorreductor.

17

 htps://www.analfaecnicos.ne/preguna.php?id=15

31

 

 

Si Sist stem emaa Eléc Eléctr tric ico o de Fuer Fuerza za o Po Pote tenc ncia ia,,  enca encarga rgado do de ge gene nera rar, r, transf tra nsforma ormar, r, transm transmiti itir, r, dis distri tribui buirr y consumi consumirr la energí energía a elé eléctr ctrica ica hac hacia ia el motor. Corresponde a los contactores.

 

Sistema Eléctrico de control, permite tener el control de todo el sistema medi me dian ante te ci circu rcuititos os eléc eléctr tric icos os o el elec ectr tróni ónicos cos en est este e cas caso o a tr trav avés és de controles remotos el cual abrirá o cerrará el portón. Corresponde al arduino y al módulo RF La instalación adecuada de los sistemas de control de portones corredizos, exige que se conozcan las características y funcionamientos de cada una de los componentes o partes que lo conforman. Por ende, en este curso se describirá a cada uno de los componentes que se necesitara para este sistema; estos componentes son: el motor monofásico, los contactores, el arduino y el módulo RF.

11.12. 11. 12.11 Mot Motor or Elé Eléctr ctrico ico Mon Monofá ofásic sico o Un motor monofásico es una maquina rotativa alimentada eléctricamente, capaz de transf transformar ormar la energía energía eléctrica eléctrica en energí energía a mecáni mecánica. ca. Funciona a través de una fuente de potencia monof monofásica, ásica, por lo que en el cable cableado ado podemos encontrar dos tipos de cables uno caliente y otro neutro. En la mayoría mayorí a de los casos se trata de motores de reducido tamaño con un par  de potencia pequeño. Sin embargo, existen motores monofásicos, con una potencia de hasta 10HP que pueden llegar a funcionar con conexión de hasta 440V. Así mismo no producen un campo magnético rotatorio, solo

32

 

pueden crear un campo alterno, por lo que se necesita de un condensador  para el arranque.

11.12.1.1Tipos de Motores Monofásicos Existen diversos motores monofásicos los cuales se clasifican en función del método empleado para iniciar el giro del rotor. A cont co ntin inua uaci ción ón,, se ind ndic icar ará á los los dist distin into toss tipos ipos de motor otores es monofásicos de AC.  

Motor de Fase Partida Son motores monofásicos de inducción con rotor jaula de ar ardi dillla, la, qu que e tien tienen en en el es esta tattor do doss de deva vana nado dos, s, de caract car acterí erísti sticas cas difere diferente ntess con conect ectadas adas en paralel paralelo o con la fuente de AC, este motor no suele tener un Angulo de desfase eléctrico muy grande, no suele superar los 30°, por  eso el par de arranque no es muy bajo.

33

 

Fig. 09 Motor de Fase Partida. 18  

Motor de Fase Partida con Arranque por Condensador  Para desfasar 90° eléctricamente utilizamos un condensador  en serie, que ya sabes que desfasa 90° la corriente de la fase normal a la que se conecta en serie con ella, por ende, el par de arranque es un poco mejor, a la vez el interruptor  centrifugo desconecta el devanado auxiliar y el condensador  una vez que el motor llega a una determinada velocidad (sobre el 80% de la nominal).

Fig. 10 Motor de Fase Partida con Condensador 19  

Motor Monofásico con 2 Condensadores Es un motor el cual se produce el arranque con ambos condensadores en paralelo el cual se suman las capacidades obte ob teni nien endo do alto alto pa parr de arr arran anqu que, e, do donde nde al te term rmin inar ar de

18 19

 htps://ar.pineres.com/pin/701576448176399500/  htps://www.areaecnologia.com/elecricidad/moores-monofasicos.hml

34

 

arrancar el condensador de arranque se desconecta y queda en funcionamiento el permanente.

Fig. 11 Motor Monofásico de doble Condensador. 20 

Motor Monofásico de Espira en Cortocircuito o Espira de Sombra Son So n moto motores res de muy muy pequ pequeñ eña a po pote tenci ncia a no norm rmal alme ment nte e inferiores a 300w por lo que su uso es muy limitado. Puede arrancarse directamente por sí solo, estos sistemas consisten en dividir los polos del estator en dos partes desiguales. Estos motores son todos de polos salientes en el estator y con el rotor en jaula de ardilla.

20

 htps://moordirec.es/WIKI/cambio_sendo_de_giro_moor_monofasico.hml

35

 

Fig. 13 Motor de Espira de Sombra. 21

11.1 11 .12. 2.22 Mo Moto torr rred educ ucto torr Loss mo Lo moto torre rreduc ducto tores res so son n me meca cani nism smos os qu que e re regu gula lan n la ve velo loci cidad dad de motores electicos, haciéndolos funcionar a un determinado ritmo. Están form formad ados os po porr un una a seri serie e de en engr gran anaj ajes es qu que e conf confor orma man n la cade cadena na cinemática, que son los que funcionan sobre las piezas giratorias. Su principal objetivo es ayudar a que se pueda pasar de una velocidad inicial elevada a otra menor, sin que el mecanismo se recienta. Además de este ajuste, un reductor de motor es el sistema encargado de ajustar la potencia mecánica de un sistema. 22 

11.12.2.1Tipos de Motorreductores Existen

dist stiintos

tipos

de

motorr rred edu uct cto ore ress

los

cua cuales

mencionaremos a continuación: 

Reductores Planetarios Están organizados por etapas, el sol que es el engranaje central, el portaplanetas o carrier y la corona. Este tipo de Moto Mo torr rred educ ucto torr es mu muyy vers versát átilil,, ya qu que e cuen cuenta ta con con gr gran an estabilidad angular rotativa y, por lo tanto, su muy elevado nivel de precisión, sus pocas vibraciones a distintas cargas, su rodadura es más suave y genera bajo nivel de ruido y su capacidad de transmisión uniforme.

21

 htps://www.areaecnologia.com/elecricidad/moores-monofasicos.hml

22

 htps://clr.es/blog/es/odo-lo-q htps://clr.es/blog/es/odo-lo-que-debes-saber-sob ue-debes-saber-sobre-los-moorreducor re-los-moorreducores-y-sus-componenes/ es-y-sus-componenes/

36

 

Fig. 14 Motorreductor Planetario.23 

Sinfín – corona Este tipo de motorreductor industrial es el más simple, ya que tr trans ansmi mite te el movi movimi mient ento o de un una a co coron rona a usan usando do un si sinf nfín ín enfilado colocado en su eje. Así mismo tiene un alto índice de reducción con poco puestos/etapas, algo para lo que deberían empl em ple ear arse se

múlt últiple ipless

re redu ducc cciion ones es

en

los

en engr gran anaj ajes es

convencionales.

Fig. 15 Motorreductor Sinfín-Corona. 24 

De Ejes Paralelos Se componen de parejas de tipos de: cilindros de dientes rectos, que son los más habituales, cilindros de dientes helicoidales, que tienen mayor potencia y velocidad y de dobl do ble e he helilicoi coidal dales es,, qu que e titien enen en po porr obje objetitivo vo elim elimina inarr el

23

 htps://ercesa.com/reducores-planearios/

24

 htps://www.nord.com/es/prod htps://www.nord.com/es/producos/moorreducores/moorre ucos/moorreducores/moorreducores-de-sinf%C3%ADn/red ducores-de-sinf%C3%ADn/reducor-de-sinf  ucor-de-sinf  %C3%ADn-monobloque.jsp

37

 

empuj em puje e axi axial al.. A si mi mism smo o titien enen en gr gran an ca capa paci cidad dad pa para ra soportar un alto torque y fuerzas radiales, donde puede llegar a un rango de potencia de hasta 200kW, con baja vibración y nivel sonoro.

Fig. 16 Motorreductor de ejes paralelos. 25

11.1 11 .12. 2.33 Pi Piñó ñón n – Cre Crema mall ller eraa Es un mecanismo compuesto por un piñón o rueda dentada de dientes rectos, que engrana con una barra dentada denominada cremallera de form forma a qu que, e, cuan cuando do el piñó piñón n gira gira,, la ba barr rra a de dent ntad ada a se de dessplaz plaza a longitudinalmente. Para que el engranaje sea posible y el piñón pueda deslizarse sobre la cremallera es preciso que tanto piñón como cremallera posean el mismo modulo.  Así mismo este tipo de mecanismos es reversible, es decir puede funcionar aplicando un movimiento de giro al piñón que es transmitido a la cremallera desplazándolos de forma lineal, o viceversa.

25

 htps://ercesa.com/nocias/moorreducores-ejes-paralelos/

38

 

 Fig. 17 Piñón – Cremallera. 26

11.1 11 .12. 2.44 Co Cont ntac acto tor  r  Un contactor es un switch controlado eléctricamente y se usa para activar  circuitos eléctricos de potencia como motores eléctricos y sistemas de iluminación. Estos dispositivos tienen los contactos normalmente abiertos y están diseñado diseñadoss para estar conect conectados ados directame directamente nte a dispos dispositivo itivoss con alto consumo de corriente.

Fig. 18 Contactor de Corriente Alterna.27

11.12.4.1Como elegir el tipo de contactor Para elegir el tipo de contactor deberíamos tener en cuenta ciertos aspectos como es el tipo de categorías, por ejemplo y para qué tipo de ya se alterna o continua, donde en este caso usaremos uno de alterna ya que usaremos un motor AC. A

26

htps://www.edu.xun htps://www.edu.xuna.gal/espazoAbalar/sies/espazoAbalar/les/daos/1464947673/condo/51_pincremall a.gal/espazoAbalar/sies/espazoAbalar/les/daos/1464947673/condo/51_pincremall era.hml  htps://unicrom.com/conacor/

27

39

 

continuación, se detalla las categorías de empleo AC fijado por la norma IEC 158:

Categoría AC1 Se ap aplilica can n a cond condic icio ione ness de serv servic icio ioss lige ligera ras, s, carg cargas as resistivas o poco inductivas cuyo factor de potencia es menor  o igual a 0.95 (cos  φ ≥ 0.95).  

Categoría AC2 Se emplean en situaciones de servicio de marcha a impulsos o frenado en contracorriente de motores de anillos. En la conexión y desconexión pueden establecerse intensidades hasta 2.5 veces la intensidad nominal, con un factor de potencia mayor o igual 0.65 (cos  φ ≥ 0.65).

 

Categoría AC3 Se destinan a motores de jaula de ardilla con intensidad de arranque en el momento de la conexión de 5 a 7 veces la intensidad nominal. El factor de potencia puede ser igual o mayor a 0.35 (cos φ ≥ 0.35).

 

Categoría AC4 Se utilizan en condiciones de servicio extremos en las que la punta de corriente en el arranque como la de corte pueden llegar a ser de 5 a 7 veces In, en maniobras de arranque, 40

 

frenado en contracorriente y marcha a impulsos de motores  jaula de ardilla. El factor de potencia puede ser igual o mayor  a 0.35 (cos φ ≥ 0.35).

11.1 11 .12. 2.55 Re Relé lé Té Térm rmic ico o El relé térmico, es un dispositivo electromecánico protector, que se utiliza espe es peci cial alme ment nte e en moto motore ress eléc eléctr tric icos. os. Es un apara aparato to pe pequ queñ eño, o, pero pero contribuye a asegurar la vida de los motores industriales. Parte de su nombre “térmico”, identifica la manera en que funciona, estos dispositivos ca calilien enta tan n lo loss con condu duct ctore oress a tr trav avés és de lo loss cu cual ales es ci circu rcula la la cor corri rien ente te eléctrica. La función principal es proteger al motor de sobrecargas y recalentamientos.

Fig. 19 Relé Térmico. 28 

11.12.5.1Tipos de Relés Térmicos Exis Ex iste ten n tr tres es dife difere rent ntes es tipo tiposs de re relé lé térm térmic ico, o, con con cier cierta tass ca carac racte terí ríst stic icas as que lo di dife feren renci cian an a un uno o de lo loss ot otro ros, s, y lo loss describimos a continuación:

28

 htps://releermico.com/

41

 

 

Relé Tripolares Este tipo de relé, es utilizado para cualquiera de las tres fases (monofásico, bifásico y trifásica).

 

Relé Compensado No son afect afectados ados por los cambios de temper temperatura atura ambiental ambiental (entre -40°C y +60°C). existe una lámina de compensación montada en oposición a las biláminas principales que corrige la curvatura producida por la temperatura externa.

 

Relé Diferencial Detectan las variaciones en alguna de las fases, tanto cortes como desequilibrios. Este tipo de relé, junto a las biláminas, tiene dos regletas que se mueven en conjunto con ellas, cuando no hay corriente en una fase, esa bilámina no se deforma y se bloquea el movimiento de una de las regletas, lo que ocasiona que el relé se dispare.

11.12. 11. 12.66 Int Interr errupt uptor or Ter Termom momagn agnéti ético co El interru interrupto ptorr Termomag Termomagnét nético ico,, tam tambié bién n con conoci ocido do com como o llave llave térmic térmica, a, interruptor magnetotérmico o breaker que se usan para proteger los cables

42

 

y demá demáss elem elemen ento toss de un una a in inst stal alac ació ión n el eléct éctri rica ca de fa fallllas as co como mo lo loss cortocircuitos y sobrecargas. La parte magnética está compuesta por un relé y es la encargada de actuar ante un cortocircuito.   La parte térmica está conformada por dos laminas metálicas que se dilatan o contraen según la cantidad de corriente que pasa. Ese bimetal es la parte que actúa ante las sobrecargas de la instalación eléctrica.

Fig. 20 Interruptores Termomagnéticos. 29

11.1 11 .12. 2.77 Pl Plac acaa d dee Ard Ardui uino no  Arduino es una plataforma de hardware abierta que facilita la progr pr ogram amac ació ión n de un mi micro crocon contr trol olado ador, r, gen genera eralm lment ente e At Atme melA lAVR VR co con n puertos

de

comunicación

y

puertos

de

entrada/salida.

Los

microcontroladores más usados en las plataformas de Arduino son el  Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez. Por otro lado lado,, su soft softwa ware re cons consis iste te en un en ento torn rno o de de desa sarr rrol ollo lo (I (IDE DE)) que que implementa el lenguaje de programación de arduino, las herramientas para transferir el firmware al microcontrolador y el bootloader ejecutado en 29

 htps://syzcominsa.pe/blog/que-es-u htps://syzcominsa.pe/blog/que-es-un-inerrupor-e n-inerrupor-ermomagneco-y-como-funciona rmomagneco-y-como-funciona

43

 

la placa. La principal característica del software y del lenguaje es su sencillez y facilidad de uso.  Así mismo existen variedades de arduino y son:

Fig. 21 Placa de Arduino Uno. 30

Arduino UNO  Arduino de gama básica, todas las shields están diseñados para usarse sobre esta placa. Cuenta 14 pines entrada/salida digital de las cuales 6 entradas se pueden usar como PWM, además cuenta con 6 entradas analógicas.

Arduino DUE  Arduino basado en un microcontrolador d 32 bits. Tiene 54 entradas/salidas digitales y 12 entradas analógicas, 2 buses TWI, SPI y 4 UARTs. Posee adicionalmente interno dos puertos USB para controlar  periféricos.

Arduino Leonardo

30

 htps://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/12/11/que-es-arduino-2/

44

 

 Arduino básico, con características similares al arduino UNO, sin embargo, tiene 12 entradas analógicas y 20 entradas/salidas digitales. A diferencia difer encia del resto de arduino con el microcontr microcontrolador olador ATmega32 ATmega32u4 u4 en que no posee un controlador adicional para controlar el USB.

Arduino Mega 2560  Arduino basado en un microcontrolador ATmega2560. Tiene 54 entradas/salidas digitales, 16 de ellos pueden usarse como PWM, 16 entradas analógicas y 4 UART además dos modos PWM y uno SPI. Y es compatible con todos los shields de arduino.

Arduino Nano  Arduino basado en un microcontrolador ATmega328. Es similar cuanto a características al arduino UNO. Las diferencias son tanto el tamaño como la forma de conectarlo al ordenador para programarlo. Es compatible con la mayoría de shield, aunque de la misma forma que el arduino Micro.

Arduino FIO  Arduino basado en un microcontrolador ATmega328p. trabaja a 8Mhz y 3.3V y cuenta con 14 pines de entrada/salida digital (6PWM), 8 pines de entrada analógicas e integra tanto un conector para la batería y su correspondiente módulo de carga, como un slot para poder instalar un módulo de comunicaciones xBee.

11.12. 11. 12.88 Mód Módulo ulo de Radio Radio Frecue Frecuenci nciaa (RF) (RF) El módulo de RF es más conocido como módulo de “radio frecuencia”, y es un pequeño dispositivo electrónico que es usado para transmitir y 45

 

recibir señales de radio entre dos dispositivos. Se suelen utilizar con un par de codificadores/decodificadores. Donde el codificador se usa para codificar datos paralelos para la transmisión, mientras que la recepción se codifica mediante un codificador. Así mismo las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a la velocidad de luz en el espacio libre, donde cuando la frecuencia de RF se incrementa, su longitud de onda disminuye. La tecnología RFID (Identificación por Radio Frecuencia) utiliza cuatro band ba ndas as de fr frec ecue uenc ncia ia:: ba baja ja,, alta alta,, mu muyy alta alta y mi micr croo oond ndas as.. La baja baja frecue fre cuencia ncia utiliz utiliza a la ban banda da de 120 120-140 -140kHz kHz.. La alta alta fre frecue cuenci ncia a utiliz utiliza a 13,56MHz. En ultra alta utiliza la gama de frecuencias de 860-960MHz y la de microondas en general utiliza de 2,45 GHz a más.

11.12.8.1Control Remoto RF 433MHz

Fig. 22 Control Remoto 4333MHz.31 El control remoto de RF es un control remoto inalámbrico de 433MHz con 4 botones que controla el interruptor de pared, el enchufe inteligente. El controlador de RF se adapta a todos esos dis dispo posi sittivos ivos co cont ntro rollados ados de 433M 433MHz Hz.. El co cont ntro roll 31

 htps://elecronilab.co/enda/conrol-rf-433-mhz-copiador-duplicador-clonador-programable/

46

re rem moto oto

 

in inal alám ámbr bric ico o es adec adecua uand ndo o pa para ra la larg rga a dist distanc ancia ia y co cont ntro roll de interruptores múltiples. Características: Frecuencia de operación. 433MHz Potencia de transmisión: 100m (dbm) Batería: 27A 12V DC (incluida) Distancia de cobertura: 20 metros interiores y hasta 100m en exteriores. Peso: 33g

11.12.8.2Modulo RF Receptor 433MHz

Fig. 23 Modulo Receptor.32

Módulo RX

32



Voltaje de operación: 5V



Consumo de corriente: 4mA

 htps://naylampmecharonics.com/inalambrico/13-modulo-rf-433mhz.hml

47

 



Sensibilidad del receptor: -105dB



Frecuencia de recepción: 433MHz



Modulación: ASK/OKK



 Antena (no incluida): Alambre de cobre de 25cm-32cm (recomendado en forma de espiral).



Pines: GND/DATA(RX)/VCC

11.1 11 .12. 2.99 Mó Módu dulo lo Se Sens nsor or de Movi Movimi mien ento to Los sensores PIR tienen como función detectar movimiento (de personas), este módulo contiene un sensor piro eléctrico, el cual puede detectar  cambios de radiación infrarroja, ya que todo objeto o cuerpo humano emite cierto nivel de radiación. El sensor dentro del detector de movimientos está dividido en 2 mitades o 2 lados. La razón para esto es que estamos buscando la diferencia en el movimiento no el promedio. Las dos mitades están unidas por cables de modo que se cancelan una a otra. Si una mitad recib rec ibe e má máss o me meno noss ra radi diac ació ión n IR, IR, la sa salilida da ca camb mbia iara ra a alto alto o ba bajo jo.. Cuentan con dos potenciómetros que regulan la sensibilidad y el tiempo de duración del pulso.

48

 

Fig. 24 Sensor de Movimiento.33

11.1 11 .12. 2.10 10 Se Sens nsor or Fin Fin d dee C Car arre rera ra Los interruptores finales de carrera son un interruptor convencional cuya única diferencia con este último radica en donde se lo coloca. Un final de carrera se lo coloca, justamente justamente,, al final de un desplazamiento desplazamiento mecánico, y antes que se active el ultimo interruptor que es la parada de emergencia. Describiendo Describ iendo de modo más técnico, estos fines de carrera carrerass son sensore sensoress de contactos que muestran una señal eléctrica, ante la presencia de un movimiento mecánico, donde al momento de accionar, el dispositivo activa los contactos para establecer o interrumpir una conexión eléctrica.

Fig. 25 Fin de carrera (switch).

34

11.1 11 .12. 2.11 11 Mó Módu dulo lo Relé Relé Un relé es un interruptor mecánico operado eléctricamente que se puede encender o apagar, dejando pasar la corriente o no, y se puede controlar  con voltajes bajos, como los 5V utilizados en la alimentación de Arduino.

33 34

htps://naylampmecharonics.com/sensores-proximidad/55-modulo-de-deeccion-pir-hc-sr501.hml htps://naylampmecharonics.com/sensores-proximidad/55-modulo-de-de eccion-pir-hc-sr501.hml   htps://www.iberobocs.com/produco/nal-carrera-rueda-5a-250vac-1-conmuado/

49

 

Un relé desactivado tiene unidos entre si los contactos COMUN y NC Y cuando se lo activ activa a aplic aplicando ando corriente a su bobina, quedan unidos entre si los contactos COMUN y NO. Controlar un módulo de relé con el Arduino es lo mismo que controlar otra salida digital. El consumo de corriente de una de sus entradas es lo mismo que se necesita para encender un led.

Fig. 26.1 Modulo Relé de 2 Canales. 35

Conexiones de Tensión de Red: El lado de voltaje alto tiene dos conectores, estos con tres contactos que son: común (COM), normalmente cerrado (NC) y normalmente abierto (NO)

COM: pin común NC:  la salida normalmente cerrada se usa si es necesario que el relé cierre circuito en estado de reposo. Sin alimentación incluso hasta que se envié una señal.

35

 htp://robos-argenna.com.ar/didacca/modulos-de-rele-y-arduino-domoca-1/

50

 

NO:  la configurac configuración ión normalme normalmente nte abierta funcion funciona a a la inversa, donde el circuito no conduce corriente a menos de que se envié una señal por la entrada.

Fig. 26.2 Instalación de Potencia.

11.12. 11. 12.12 12 Bot Botón ón P Paro aro de Emer Emergen gencia cia Tipo Tipo Hon Hongo go Estos dispositivos se utilizan para iniciar o detener algún actuador externo cuando existe alguna emergencia, por ejemplo, un contactor, relevador, luces y cualquier otro actuador o proceso requerido en la industria o comercio. Las variedades más comunes son: 

Con enclavamiento: al pulsar una vez este botón, este retiene su posición aun dejando de pulsar, donde al pulsar nuevamente, regresa a su posición original.



Sin enclavamiento: el botón retiene su posición solo mientras esta pulsado.

Este Es te model modelo o pu puede ede ser acci accion onad ado o de ac acue uerd rdo o a sus nec neces esid idad ades es o proce pr oceso so.. Su di dise seño ño per permi mite te in inst stal alar arlo lo y des desmo mont ntar arlo lo fáci fácilm lmen ente te en cualquier tablero de control. Características:

51

 



Capacidad de contacto: 660V, 3ª



Contactos: 1NC



Color: rojo



Material: plástico



Peso: 80 g



Cantidad de terminales: 2

Fig. 27 Pulsador Paro de Emergencia. 36

11.1 11 .12. 2.13 13 Pa Pant ntal alla la LC LCD D Una pantalla LCD (liquid cristal display: pantalla de cristal líquido, por sus siglas en inglés) es una pantalla delgada y plana formada por un numero de pixeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica. Está presente en un sin número de aparatos, desde la limitada imagen que muestra una calculadora de bolsillo hasta televisores de 50 o más pulgadas. Estas pantallas se componen de miles de pequeños cristales 36

 htps://www.inyepares.com/prod htps://www.inyepares.com/produco/boon-paro-de-emerg uco/boon-paro-de-emergencia-po-hongo-22mm/ encia-po-hongo-22mm/

52

 

lílíqu quid idos os,, qu que e no so son n sól sólid idos os ni lílíqu quid idos os en re real alid idad ad,, si sino no un est estad ado o intermedio. Hayy un Ha una a am ampl plia ia gama gama de pa pant ntal alla lass LC LCDs Ds qu que e po pode demo moss ut utililiz izar ar con con  Arduino. Aparte de las funcionalidades extra que nos ofrece cada una de ellas, las podemos diferenciar por el número de filas y columnas, su tamaño. Por ejemplo, una pantalla LCD de 16x1 tendrá una fila de 16 caracteres,

es

decir,

solo

podremos

mostrar

16

caracteres

simultáneamente, al igual que un LCD de 20x4 tendrá 4 filas de 20 caracteres cada una.

Fig. 28 Pantalla LCD LM016L.37

11.1 11 .12. 2.14 14 Co Cond nduc ucto tore ress Eléct Eléctri rico coss Los conductores eléctricos pueden ser definidos como materiales con poca resistencia al paso de la electricidad, debido a esta característica son capaces de transmitir la energía recibida a través de ellos.

Para Pa ra re real aliz izar ar la el elec ecci ción ón de dell co cond nduc ucto torr eléc eléctr tric ico o ser seráá ne nece cesa sari rio o aplicar la siguiente formula: 37

htps://programarfacil.com/blog/arduino-blog/exo-en-movimieno-e og/exo-en-movimieno-en-un-lcd-con-arduino/ n-un-lcd-con-arduino/  htps://programarfacil.com/blog/arduino-bl

53

 

I = P / V x n x cosϕ

Donde: I:

Es la corriente absorbida por el motor. (A)

P:

Po Pote tenc ncia ia Acti Activa va o tam ambi bién én Poten otenci cia a nom omin inal al del mot motor or,, pot poten enci cia a en el eje. (W)

V:

Tensión de línea monofásica. (V)

n:

Rendimiento

cos ϕ:

Factor de Potencia

11.12 12..14 14..1

Tipos d dee Co Conductores Eléctricos

Recordamos que el conductor es el componente que transporta electricidad

Conductor de alambre aislado: Es un solo alambre es estado sólido, donde el conductor va recubierto de una capa de aislante de material plástico.

Conductor de cable flexible: Es el má máss come comerc rcia ialiliza zado do y el más más apli aplica cado do,, cuen cuenta tan n con con alambre finos en vez de un solo alambre, son muy maleables.

Conductor de Cordón:

54

 

Están formados por más de un cable o alambre, se juntan se envuelven de manera conjunta por segunda vez, tienen el propio aislante de cada conductor más el que los reúne.

11..12 11 12..14 14..2

Tip ipos os de A Aiisl slam amiien ento toss d dee ccab able less eelléc écttrico ricoss Se pueden identificar identificar el tipo de aislamien aislamiento to que tiene donde se utilizan para instalaciones en viviendas y oficinas y son: THN. THW, THHW y THWN: T: Aislamiento termoplástico H: Resistencia al calor hasta 75º HH: Resistencia al calor hasta 90º W: Resistencia al agua y a la humedad. LS:: ba LS baja ja emis emisiión de hu hum mos y ba bajo jo cont conten enid ido o de ga gase sess contaminantes. SPT: SP T: Co Cord rdón ón que que se comp compon one e de do doss cabl cables es flex flexib ible less y paralelos con aislamiento de plástico y unidos entre sí

55

 

 

Fig. 30 Tabla de Conductores THW-90-AWG/MCM.38

38

rvicio-de-cableado-elecrico-en-lima-per ecrico-en-lima-peru/ u/  htps://www.kwelecricisas.pe/se htps://www.kwelecricisas.pe/servicio-de-cableado-el

56

 

11.13 11. 13 La insta instalac lación ión de los compone componente ntess del Sist Sistema ema de Con Contro troll del Port Portón ón Corredizo Para la realización de la instalación del sistema de control es necesario tener en cuenta

PRIMERO  Lecturar e interpretar los esquemas y diagramas del sistemas de control del portón corredizo, asi mismo interpretar tambien la lógica de programación del  Arduino.

SEGUNDO Identificar que componenetes se usará en la instalación, del mismo modo tener las herramientas necesarias y adecuadas para la correcta instalación, donde estas son: alicates, destornilladores, perrilleros, estiletes, pelacables, llave francesa, llave inglesa, llaves de corona de todas las medidas, llaves de boca, llaves mixtas, dados, hexagonales, estrellas, martillo, alicate de presion, arco de sierra, limas, donde estas a la vez deben de ser aisladas ya que se trabajara con energía eléctrica.

TERCERO

En todo momento tener en cuenta el uso de los EPPs, ya que es indispensable ante cualquier accidente o incidente que pueda ocurrir durante la instalación

CUARTO Verificar y probar el correcto funcionamiento del sistema de control del portón corredizo, a segurarse tambien que no tenga ninguna falla probandolo tre cuatro veces.

57

 

11.13.1 Durante la instalación no olvide las siguientes siguientes precauciones:

t a m e n t e p a r a e v iti t a r E n t o d o m o m e n t o u s a r l o s E P P s c o r r e c ta accidentes.

E l m o n t a j e , d e l a s c r e m a l le le r a s , c o n e x io i o n e s e l é c t rir i c a s y las regulaciones se deben realizar de acuerdo a los p la l a n o s , d ia ia g r a m a s y e s q u e m a s .

V e r ifi f i c a r q u e e l p o r tó t ó n d e d e s p l a c e c o r r e c ta ta m e n t e ta n to p a r a a b r ir c o m o p a r a c e r r a r .

A n t e s d e r e a l i z a r c u a l q u i e r c o n e x ió ió n , a s e g u r a r s e q u e e l s is i s te t e m a n o s e e n c u e n t r e e n e r g iz iz a d o a ú n .

Verificar que ningún cable se encuentre descubierto, a i s la l a r lo l o s i e s n e c e s a r io io .

V e r ifi f i c a r q u e l a p o l a r i d a d d e l s is i s t e m a e l é c t rir i c o d e m a n d o s e e n c u e n t r e c o r r e c t a m e n t e , p a r a e v i ta t a r c o r to t o c i rc rc u ito s .

58

 

11.1 11 .144 Pr Prin inci cipa pale less Pa Paso soss para para In Inst stal alar ar el Sist Sistem emaa de Co Cont ntro roll de un Po Port rtón ón Corredizo 11.14.11 Paso 1. Adosar la Crem 11.14. Cremaller alleraa al Portón Para este paso debemos de adosar la cremallera al portón ya, que gracias a este podremos desplazar linealmente al portón, con la ayuda del piñón acoplado a nuestro motorreductor, y este a su vez al motor  eléctrico. Donde antes de adosarla debemos de medir el ancho del portón para

saber cuántos metros de cremallera usaremos.  Así mismo puede ir soldadas o simplemente atornilladas. atornilladas.

Fig. 31 Adosado de Cremallera. 39

11.14.2 Paso 2. Realizar la Programación de la Placa de Ar Arduino duino El segundo paso es realizar la programación del microcontrolador en este caso de la Placa de Arduino el cual se programa mediante su software de programación, la programación se realiza de tal manera que cuando se pulsen micro switchs estos emitirán ordenes los cuales harán 39

 htps://www.poroneselecricos.org/cremalleras/

Control remoto RF envia señales electromagnéti cas al módulo RF re recc et eto or.

Módulo RF receptor recibe las señales electromagnéti cas.

59 Arduino

lo decodifica los datos recibidos.

 Arduino ordena a los relés para accionar los contactores.

 

que

nuestro

motorreductor.

Arduino

mande señ señales

de

activac vación

hacia

el

11.14.33 Monta 11.14. Montarr Motorre Motorreducto ductorr Para esto debemos de montar correctamente el motor y hacer encajar con la cremallera, esto hará que al momento de su funcionamiento no tenga imprevistos, así mismo debemos de montarlo sobre una base y asegurarlo con pernos.

11.14.4 Paso 4. Instalar el Circuito Eléct Eléctrico rico de Mando Mando En esta parte instalaremos el circuito de mando el cual enviara las señales para que el motor empiece a desplazar al portón, donde dentro de este circuito podemos encontrar:

60

 

Placa de Arduino:  encargado de codificar la información que recibe mediante el módulo receptor RF.

Modulo RF Receptor: encargado de recibir las señales del módulo RF emisor.

Sensores Fines de Carrera:  encargado de detener el movimiento del motor en apertura y cierre.

Módulo Relé de 4 Canales: encargados de accionar las bobinas de los

contactores.

Sensor de Movimiento: encargado de verificar que no exista personas alrededor del portón para cerrar.

Contro Con troll Remoto Remoto RF:  en enca carg rgado ado de env enviar iar se seña ñale less al ard ardui uino no pa para ra aperturar el portón.

Pant Pa ntal alla la LC LCD: D: encargado de mostrar el funcionamiento del portón al momento del cierre y apertura.

Pulsador tipo Hongo: encargado de detener el sistema cuando existan emergencias.

11.14.5 Paso 5. Instalar el Circuito Eléct Eléctrico rico de Fuerza Fuerza En este paso tendremos que instalar el circuito de fuerza el cual será el enca en carg rgad ado o de da darr pa paso so a la corr corrie ient nte e pa para ra el func funcio iona nami mien ento to de dell motorreductor, siempre en cuando este reciba señales del circuito de mando donde encontramos los siguientes componentes: 61

 

Interruptor Termomagnético: encargado de proteger de sobrecargas y cortocircuitos.

Interruptor Diferencial:  encargado de proteger a las personas contra electrocuciones.

Contactores:  encargado de ceder el paso a la corriente mediante el accionamiento de una bobina. encarg argado ado de prot protege egerr cont contra ra sobreca sobrecargas rgas al mot motor  or  Relé Térmi Térmico: co:  enc

eléctrico.

11.1 11 .14. 4.66 Pa Paso so 6. Prob Probar ar el Func Funcio iona nami mien ento to de dell Sist Sistem emaa de Co Cont ntro roll de dell Portón Corredizo Este es el último paso en el cual probamos que al accionar un micro switch que se encontrara en el control remoto, este envía la señal al arduino, de tal manera que se apertura el portón corredizo, así mismo mediante el accionamiento de los fines de carrera se detiene el motor al llegar al final de su recorrido. En seguida esperaremos que el sensor de movimiento verifique que no exista movimiento y este ejecutara el cierre mediante el accionamiento del switch de cerrado por el control remoto.

11.15 Inst Instalació alación n y Montaje de Cre Cremalle malleras ras y Motorreduct Motorreductor or 11.15.11 Insta 11.15. Instalació lación n de las Cremallera Cremallerass Para colocar las cremalleras debemos abrir completamente el portón, luego debemos presentar la primera cremallera en la hoja del portón de 62

 

la siguiente manera dejando una luz de aproximadamente 2mm con respecto al piñón de salida, vamos ajustando al portón, la cremallera con sus tornillos.  Antes de ajustar por completo, podemos ir cerrando el portón para constatar const atar que este quedando correctament correctamente e instal instalada, ada, esto lo podemos observar, en el desplazamiento del portón, verificando que se mantenga alineada, ya que, de no ser el caso, por el mal diseño del portón, será

necesario ajustar individualmente las demás cremalleras a instalar para lograr la alineación correctamente. Si cu cuand ando o fifina naliliza zamo moss la in inst stal alaci ación ón de la lass cr crem emal alle lera ras, s, qued queda a un sobrante será necesario un soporte para reforzar la última cremallera instalada. Esto porque siempre es fundamental, dejar un sobrante de dientes para evitar saltos de dientes al momento del arranque tanto en la apertura, apert ura, como en el cierre. cuales sujetara sujetaran n al motorreduct motorreductor or median mediante te tornillos para su fijación.

Fig. 32 Instalación de Cremalleras.40

40

 htps://www.seguridadoal.com.ar/blog/guia-complea-como-insalar htps://www.seguridadoal.com.ar/blog/guia-complea-como-insalar-un-moor-corredizo -un-moor-corredizo

63

 

11.15.22 Monta 11.15. Montaje je del Motorre Motorreducto ductorr Presentamos el motorreductor a la base de concreto de modo que este fijo y sin inclinación, nos apoyamos con el nivel para este proceso, una vez hecho esto introducimos el motorreductor en los tornillos salientes de la base de concreto y lo atornillamos un poco para sí controlar su movimiento a la hora de alinear con la cremallera.  Ahora graduamos la distancia del piñón en relación a la cremallera, de

modo que la cremallera quede al centro del Piñón del motorreductor y no sobre salgue una vez fijado correctamente ajustamos los tornillos del motorreductor.

64

 

11.16 Inst Instalació alación n de Motorredu Motorreductor ctor

La superficie de fijación debe ser plana y rigída a la torsión.

Retiramos los tornillos de la caja de conexiones del motorreductor con un destornilladorr.

Observamos la ficha Técnica o la placa de datos del motor y el rreductor.

Separamos ambos bornes tanto de la bobina de trabajo como la de arranque.

Conectamos la fase y neutro de la salida del relé térmico a la bobina de trabajo.

Conectamos la fase y neutro de la salida de los contactores que harán la inversion de giro.

65

 

11.17 Inst Instalació alación n del Circui Circuito to Eléctr Eléctrico ico de Potencia Potencia del Motor Eléct Eléctrico rico 11.17.11 Insta 11.17. Instalació lación n del Table Tablero ro de Distribuci Distribución ón Iden Identitififica camo moss el espa espaci cio o en el qu que e se va a inst instal alar ar el tabl tabler ero o de distribución en este caso será a 3.50m de distancia con referencia al portón y 1.50 al piso. Teniendo estas referías procedemos a marcar con un lapicero la pared, donde aremos un orifico con una profundidad de 18cm para el encaje del

tabl tabler ero, o, intr introd oduc ucim imos os el tabl tabler ero o en el or orifific icio io y tien tiene e qu que e qu qued edar  ar  correctamente en forma horizontal con el piso, y vertical con la pared. Resanamos la pared dejando oricios en donde ingresara la acometida y salidas de los cables de distribución. Porr úl Po últitimo mo,, co colo locam camos os el ri riel el di din n el cu cual al so sopo port rtara ara lo loss in inte terru rrupt ptor ores es termomagnéticos, diferencial y contactores.

Fig. 33 Diagrama de Potencia en Físico. 41 

41

 htps://blog.reparacion-vehiculos.es/inversion-de-giro-moor-monofasico

66

 

11.17.2 Instalación del Interruptor Termomagnético Primero desconectamos el suministro de energía de la acometida para prevenir accidentes. Coge el interruptor y coloca la manija en la posición “apagado”, ahora inclina el interruptor de tal manera que los ganchos se enganchen a la barra ba rra suj sujet etad adora ora de me meta tall del del ta tabl bler ero. o. Es posi posibl ble e qu que e te tenga ngass que que presionar el interruptor para que enganche con la barra del tablero.

Conecta el cable neutro blanco y el cable fase negro al interruptor. Afloja el tornillo que se encuentra en el terminal de conexión del interruptor e inserta los cables a su respectiva ubicación, luego ajusta el tornillo hasta que este apretado.

11.17.3 Instalación del Interruptor Diferencial Su función principal es interrumpir inmediatamente la corriente cuando detectan una falla o fuga en el circuito eléctrico Cogemos el interruptor diferencial y la montamos sobre el riel din del tabl tabler ero, o, al lado lado de dere rech cho o del del inte interr rrup upto torr term termom omag agné nétitico co gene genera ral,l, aflojamos en tornillo de entrada del diferencial. Conectamos los cables de salida (fase y neutro) del interruptor termomagnético a las de la entr en trada ada de dell di dife feren renci cial al,, lu luego ego ajust ajustam amos os el to torn rnilillo lo ha hast sta a que este este apretado.

11.17.44 Insta 11.17. Instalació lación n de los Contactor Contactores es Cogemos Cogem os los 3 contac contactores tores a instalar y lo monta montamos mos sobre el riel din del tablero de distribución.

67

 

Conexionado de los contactores

Fig. 34 Diagrama elaborado en CADE SIMU.  Alimentamos las entradas de los contactos principales de los contactores KM1, KM2 y KM3 con la salida del interruptor diferencial, tal y como muestra la imagen, así mismo se debe de realizar los puentes en el conexionado de las entradas y salidas de los contactos principales de los contactores, esto con el fin de que el desgaste de los contactos sea igual.

11.17.55 Insta 11.17. Instalació lación n del Relé Térmico El relé térmico también será añadido en este circuito y que también será montado en la barra de metal del tablero de distribución.

68

 

Conexionado del relé térmico

Fig. 35 Diagrama elaborado en CADE SIMU. Como se observa en esta imagen el relé térmico será conectado con la salida del contactor   KM1 y se tendrá que realizar el siguiente puente para que el relé pueda funcionar correctamente.

11.18 Inst Instalació alación n del Circui Circuito to Eléctr Eléctrico ico de Mando del Motor Eléctri Eléctrico co 11.18.11 Insta 11.18. Instalació lación n de Módulo RF Receptor  Encargado de decodificar la información del control remoto (emisor) Este dispositivo será montado al protoboard el cual tendrá el siguiente conexionado para su funcionamiento.

69

 

Diagrama de conexión

Fig. 36 Diagrama de Conexión RF Elaborado en Paint.  Alimentamos el módulo receptor de la siguiente siguiente manera: Los 5v del Arduino será conectado con Vcc de modulo receptor, (GND) del arduino será conectado con (GND) del módulo receptor y el pin de DATA del módulo RF será conectado al pin digital 11, ya que es el pin por defecto cuando se realiza la programación mediante una librería. Este pin será el encargado de brindar los datos que el módulo recibe hacia el arduino para codificarlo. En seguida colocaremos a un lado dentro del tablero de distribución de tal manera que se encuentra libre para la buena recepción de las señales emitidas emit idas por los controles remoto remotos, s, esto podemos podemos hacerlo con ayuda de

70

 

un adhesivo en la parte detrás del módulo RF y pegarlo dentro del tablero como mencionamos antes.

11.18.22 Insta 11.18. Instalació lación n de los Fines de Carrera Los finales de carrera nos van a permitir detener el movimiento del motor, en apertura y cierre, Estos se deben colocar a los extremos del riel inferior; inferior; de tal manera que cuando el portón agüé contacto con el fin de carrera envié una señal a la central para su detención.

Diagrama de conexión

Fig. 37 Diagrama de conexión Fin de Carrera Elaborado en Paint. Colocamos los sensores fin de carrera en su base, Atornillamos los sensores a la base de metal, lo acercamos al extremo del riel inferior y los so sold ldam amos os co con n es este te,, ten enem emos os qu que e fiarl iarlos os bien bien ya qu que e co con n el movimiento movim iento del portón podrían despren desprenderse. derse. Así mismo enemos que ener en cuena que a las cremalleras serán las encargadas de hacer el conaco con esos nes de carrera.

71

 

11.18.33 Insta 11.18. Instalació lación n de Sensor Sensor de Movim Movimient iento o Este sensor se encargará de detener al portón cuando se encuentre cerrando, siempre en cuando detecte que aún existe movimiento de personas u objetos alrededor del portón, esto ayudara para que no existan ningún tipo de daños ni accidentes al momento de cerrar, pues si no existe, movimiento cerrara normalmente.

Fig. 38 Diagrama de Conexión de Sensor PIR Elaborado en Paint. Este tendremos que ubicar en la parte superior del portón corredizo a un metro del portón mediante una barra de metal la cual será encargada de sostener a nuestro sensor, esto podemos fijarlo y colocarle con una pequeña carcasa de metal la cual la protegerá contra deterioros de las lluvias y contra el sol. La ubicaremos uno en la parte exterior superior del portón y el otro en la parte interior superior, de tal manera que pueda captar el movimiento de personas y objetos, ya que este tiene un ángulo de detección de 100° (en forma de cono).

72

 

11.18.44 Insta 11.18. Instalació lación n de Modulo Rel Reléé El módulo relé quien dará paso al funcionamiento al mecanismo de fue uerz rza. a. Es Estte se será rá inst instal alad ado o junt junto o al Ar Ardu duiino Un Uno, o, sie siend ndo o as asíí el conexionado como muestra la imagen. El módulo relé dará paso a la corriente y voltaje para que empiecen a funcionar los contactores, permitiendo el giro del motorreductor tanto horaria y anti horaria.

Fig. 39 Diagrama de Conexión de Modulo Relé Elaborado en Paint. Estos módulos relé que en este caso usaremos de cuatro canales, es decir 4 relés se activan mediante una señal de nivel bajo, ose con un 0 lógico, y este debe ser conectado las 4 señales que saldrá del arduino, el voltaje positivo de 5V y el GND, por otro lado, también se puede conectar  5 voltios de una fuente externa, siempre en cuando las salidas y entradas de nuestro arduino, se encuentren llenas, de lo contrario solo será suficiente conectarlas desde el propio arduino. Esto debido a que si

73

 

existen demasiadas cargas en la placa este terminara quemándose por  el uso excesivo de corriente.  Así mismo este módulo ira fijado en el tablero de distribución al lado de los los cont contac acto tore res, s, ya qu que e esto estoss será serán n qu quie iene ness acti active ven n a nu nues estr tros os contactores, podemos fijarlos con algunos tornillos.

11.18.55 Insta 11.18. Instalació lación n de la Pantall Pantallaa LCD Esta pantalla la tenemos que adosar sobre la tapa que cierra el tablero

de distribución distribución donde podremo podremoss observa observarr fácilment fácilmente e el trabajo que lleva realizando nuestro sistema. Para ello será necesario cortar un pedazo de la tapa del tablero al tamaño de la pantalla Podem Po demos os fifija jarl rla a co con n al algú gún n pe pega game ment nto, o, ad adhes hesiv ivo o o algu alguno noss pe perno rnoss autori aut orizant zantes es peq pequeñ ueños. os. Una vez que se enc encuent uentre re ados adosado ado nue nuestr stra a pantalla tenemos que conectar los cables que conectaran el arduino y la pantalla los cuales serán de 60cm aproximadamente, ya que al momento de abrir la tapa estos se estiraran por lo que tiene que tener una tolerancia. Para el cableado con el Arduino nos guiaremos de siguiente esquema:

74

 

Fig. 40 Diagrama de Conexión de LCD LM016L Como podemos observar el pin de GND lo conectaremos a gnd del arduino, en seguida los 5 voltios también, el tercer pin lo conectamos a un trimmer o potenciómetro el cual podremos controlar el contraste de la pantalla, el pin de RS que es selector entre comandos y datos lo conectamos al pin A0, el pin RW lo conectamos a tierra, el pin 6 que es

de sincronización de datos lo conectamos al pin A1, y del pin 11 al 14 de la LCD lo conectamos en ese orden a los pines A2, A3, A4 y A5. Y los pines 15 que es de alimentación de luz de fondo a los 5V y el pin 16 a tierra.

Todos estos conexionados podemos conectarlos con cables jumper del tipo hembra macho ya que el LCD cuenta con pines y el arduino con conectores hembras.

11.18.6 Instalación de Pulsador Tip Tipo o Hongo – Paro de Emergencia Esto lo instalaremos en la parte derecha del tablero de distribución, realizando un orificio del tamaño del pulsador en la tapa, tendremos que asegurarlo con tornillo o remaches para que este no quede suelto. Así mismo mism o con dos cables de aproxim aproximadamen adamente te medio metro conectare conectaremos mos uno a los 5V de arduino y el otro conectaremos al pin de entrada digital que este caso será el pin 8, del mismo modo a este le aremos un puente

75

 

el cual ira a una resistencia de 10kohms para que cuando este en reposo envié la señal baja, ósea un 0 lógico. El conexionado será el siguiente:

  Fig. 41 Diagrama de Conexión de Paro de Emergencia

11.18.77 Insta 11.18. Instalació lación n de Arduino Arduino a la Fuent Fuentee de Volt Voltaje aje y Programaci Programación ón del Mismo Para poder instalar la placa de arduino simplemente fijaremos en el tablero de distribución conjuntamente con los demás componentes y a esto tendremos que tener una fuente de voltaje continua de 5V si es que usamos el puerto USB de lo contrario podríamos alimentarlo con un voltaje de 7 a 12V el cual usaríamos el Jack que viene incluido, donde internamente lo regula a 5V el cual es el voltaje de trabajo de nuestra placa. Mediante Media nte una laptop y un cable USB que conecta la laptop y la placa de arduino podremos cargar la programación que hará que este sistema empiece a funcionar. Para ello debemos de realizar dicho programa en el software de Arduino. El siguiente programa es el que se tendrá que cargar, este se tiene que elaborar mediante librerías que ofrece Arduino, ya que se está trabajando con un módulo RF, así mismo se usaran 76

 

sentencias y funciones las cuales harán que el sistema funcione de acuerdo a la necesidad que se tenga. b

Fig. 42 Alimentación de la Placa de Arduino

VIII VIII..

CA CALC LCUL ULOS OS JUS JUSTI TIFI FICA CATI TIVO VOS, S, P PLA LANO NOS S DE T TAL ALLE LER, R, ESQUEMAS/DIAGRAMAS.

12.1 12 .1 Cá Cálc lcul ulos os ju just stif ific icat ativ ivos os 12.1.1 12. 1.1 Dimensi Dimensiona onamie miento nto d dee si siste stema ma de con contro troll de dell po portó rtón n cor corred redizo izo.. El dimensionamiento del sistema de control de portón corredizo consiste en realizar los cálculos del peso del portón, para llegar a eso se sabe que dicho portón lo constituyen 4 planchas de acero galvanizado, para esto tendremos que sacar el peso específico del acero galvanizado, saber las medidas exactas de cada plancha y oportunamente del portón, tendremos en cuenta también el peso y medidas del marco que son de tubos negros rectangulares, hallaremos también la potencia del motor que se va a utilizar  de acuerdo a la masa del portón y su debido acondicionamiento. Para llegar  así así a qu que e el sist sistem ema a de cont contro roll de po port rtón ón corr corred ediz izo o teng tenga a un una a alta alta confiabilida confia bilidad. d. Y cada uno de sus componen componentes tes de ser tan confi confiable able que no ponga en peligro al sistema. 77

 



Para realizar el dimensionamiento debemos realizar los cálculos con las debidas medidas de cada plancha y de cada material a usar.



Hallaremos también la potencia del motor que se va a utilizar con el debido peso del portón y con el correcto acondicionamiento.

78

 

12.1 12 .1.2 .2  

Cálc Cálcul ulo o de de llaa M Mas asaa d del el Po Port rtón ón Co Corr rred ediz izo o Cálculo de la Masa de las Planchas del Portón Corredizo

En lo analizado hallaremos la masa de cada plancha del portón para así dar  con el correcto uso del motor. Hallaremos con fórmulas que se mostrara a continuación.42 Para efectos prácticos, del cálculo de los pesos teóricos, considerar lo siguiente:

P/P

= Peso de la Plancha

E

= Espesor de la plancha expresada en mm

A

= Ancho de la plancha expresado en metros

L

= Largo de la plancha expresado en metros

Pe

= 7.85kg/dm³ (Peso específico del Acero)

Rpe

= 2.454kg/m ² (Resalte de las Planchas Estriadas)

Rec Zn

= 0.18kg/m ² en ambas caras (Recubrimiento de Zinc)

Fórmula para hallar la masa de una plancha galvanizada: Datos:

Espesor  : 2.0mm

Ancho

: 1.20m

Largo

Material

: Acero

: 2.40m

Peso específico del material :7850kg/m3 P/P = (E * A * L * Pe) + (A * L * Rec Zn) Reemplazando los valores: P/P = (2*1.20*2.40*7.85kg) + (1.20*2.40*0.18kg) P/P = 45.73kg 42

 htp://www.ubisa.com.pe/wordpress/wp-conen/uploads/2017/06/cuaderno-chas-ecnicas_43.pdf  htp://www.ubisa.com.pe/wordpress/wp-conen/uplo htp://www.ubisa.com.pe/w ordpress/wp-conen/uploads/2017/06/Planchas-Esrucurales-ASTM-A-36_Aads/2017/06/Planchas-Esrucurales-ASTM-A-36_A36M_Ancho-de-1200mm_Final_1.pdf 

79

 

El portón cuenta con 4 planchas de 45.73kg c/u equivalente a 182.92kg.  

Cálculo de la Masa del marco del Portón

De acuerdo a lo planificado el marco del portón está construido con tubos negros rectangulares, del cual hallaremos los kilogramos de dichos tubos y en lo siguiente daremos a conocer la cantidad que se usaron para su construcción con la siguiente formula:

P/m

= Peso por metro lineal

Espesor de pared expresado en mm

E X

= Lado menor expresado en mm

 Y

= Lado mayor expresado en mm

K2

= 0.0157 (Constante)

K3

= 3.287 (Constante)

Fórmula para hallar la masa de los tubos rectangulares: Datos: Espesor  : 1.8mm

Altura

: 40mm

Base

Material

: Acero

: 60m

P/m = (K2 * E) * [(X + Y) - (K3 * E)] kg Reemplazando los valores: P/m = (0.0157*1.8) * [(40+60) – (3.287*1.8)]kg P/m = 2.65kg El portón se encuentra construido con 2 ½ barras de tuvo rectangular negro y cada barra viene con una longitud estándar de 6m, lo cual cada barra pesa 2.65kg, lo que equivaldría a 6.62kg.

Masa Total del Portón Corredizo

80

 

La masa total del portón corredizo será la suma de la masa de las planchas galvanizados y la masa del marco del portón corredizo:

MT = P/P + P/m MT = 182.92kg + 6.62kg MT = 189.54kg 12.1 12 .1.3 .3

Cálc Cálcul ulo o para para la la el elec ecci ción ón del del m mot otor orre redu duct ctor  or 

La potencia del motorreductor para el portón corredizo se determinará teniendo en cuenta los kilogramos del portón, asimismo el rendimiento que

se tendrá de acuerdo a la potencia de dicho motorreductor, la velocidad con la que el portón se abrirá y también con la que se cerrará. Para una mayor fiabilidad y seguridad, necesita hacer cálculos completos, graciass a los datos anterio gracia anteriores, res, ya se dispon dispone e de la masa del portón portón,, donde seguiremos una secuencia de pasos que se mostrará a continuación.

a. Deter Determinar minar la pot potencia encia de ccálcul álculo o del mo motorre torreducto ductorr (Na) (Na):: Datos: Kilogramos del portón

: 189,54 Kg

Distancia que recorre el portón

:3m

Tiempo d de ea ap pertura de del p po ortón d de efinido

: 12 s

P= W/t 

P= F * d/ t 2

P= 464,84W (189,54 Kg * 9,81 m/s  * 3m) / 12s P= = 0.62HP

b. Po Pote tenc ncia ia de entr entrad adaa (N (Ne) e):: Es la po pote tenc ncia ia te teór óric icaa af afect ectad adaa po porr el rendimiento del reductor. El rendimiento nos brinda el fabricante, en este caso (LENTAX) y nos indica un rendimiento de 98,5%. 81

 

Ne= Na / r 

Ne = 0,62 HP/ 0,985 Ne = 0.62HP = 462.52W Lo que sería equivalente en lo comercial a ¾ de HP o 0,75 HP

c. Vel Veloci ocidad dad de sali salida da del reduc reductor tor ((ns) ns):: ω = Vt / r  ω = (0,25 m /s) / 0,0315 m ω = 7,93 (1/s)

ω = velocidad angular Vt = velocidad tangencial

ω 7,93 (1/s) Llevando a RPM: ω = ((7.93/s) * 60s) / 2 π = 75.72RPM

r = radio exterior  del piñón

Según el catalogo “LENTAX” para motores de 0,75 HP o 0,55 Kw la velocidad de salida más cercana es de 78 RPM.

82

 

d. Cálcu Cálculo lo de la relaci relación ón de de reducció reducción n (i (i)) i= ne / ns i= 1420 RPM / 78 RPM i= 18,20 e. Cálcu Cálculo lo del par o torque torque de entrada entrada y sa salida lida (T) PAR (en kg-m) =POTENCIA (HP) * 716/RPM

Torque de entrada

Torque de salida

TE = 0,75 HP * 716 / 1420 RPM

TS= 0,75 HP * 716 / 78 RPM

TE = 0,37Kg-m = 3.62N-m

TS= 6.88kg-m = 67.42N-m

SEGÚN SEGÚ N LO LOS S CÁ CÁLC LCUL ULOS OS Y EL CA CATÁ TÁLO LOGO GO SE NE NECE CESI SITA TARÁ RÁ UN MOTORREDUCTOR DE ¾ HP Y EL MODELO SERÁ FOOT2 0,75. 12.1.4 12. 1.4

Cálcul Cálculo o para para la eelec lecció ción n del del ssist istema ema piñ piñón ón - cre cremal maller leraa

Para elegir el piñón correcto será necesario calcular la fuerza tangencial horizontal del portón, modulo, numero de dientes, diámetro exterior y altura del diente, donde antes tendremos que hallar la fuerza resultante que moverá al portón, así mismo también calcularemos la aceleración que tendrá este aplicando la segunda Ley de Newton que es la siguiente:

83

 

a. Hall allan ando do fu fuer erza za a fa favo vorr (F) F),, fue uerz rzaa de roza rozami mien ento to y la fuer fuerza za resultante  

P= W / t

FR= FN * µ

P = F* d / t 550 W = F * 3 / 12 F

FR = 1859,38N * 0,10 FR = 185.93N

= 2200 N

F resultante= F a favor- F en contra

F resultante = 2200N – 185.93N F resultante = 2014.07N

a= F/ m

a = 2014.07 N / 189.54 Kg a = 10.62m/s2

b. Selec Selección ción del módulo módulo en base a la fu fuerza erza tan tangenci gencial al hori horizontal zontal rreal eal y corregida

K=

FTH=P (9,81μ + a)

P= µ=

FTH = 189.54 (9.81*0.10 + 10,62) FTH = 2198.85N

F= m=

coeficiente de seguridad masa en Kg del cportón oeficiente rozamiento Fuerza Masa

84

 

De acuerdo al tiempo de trabajo y al tipo de carga tendremos el coeficiente de seguridad según la siguiente tabla: FTC= FTH * K

FTC = 2198.85 * 2 FTC = 4397.7N De acuerdo a la fuerza tangencial corregida y a la velocidad lineal tendemos

de

un módulo de 3 dado por el siguiente gráfico 43:

Modulo = 3

c. Sel Selecc ección ión del número número de die diente ntes, s, cálc cálculo ulo de diáme diámetro tross de piñ piñón, ón, espesor, altura del diente, paso y longitud Para escoger el número de dientes mínimo del piñón en engranajes rectos se debe saber que el ángulo de presión de una cremallera de dentado recto según datos certificados es de 20°, ya que si fuera de mayor ángulo de presión se tendría más desgaste de la cremallera, y si

43

 htp://www.mecapedia.uji.es/caalogos/engranaje/spikoom.1.pdf 

85

 

fuera menos el ángulo de presión, no se ejercería de buena manera la transmisión transm isión piñón cremallera. Viendo en la siguiente tabla se obtend obtendrá rá un en engra granaj naje e sin sin de desp spla laza zami mient ento o de pe perf rfilil,, evita evitand ndo o el cál cálcu culo lo de modificadores de perfil y de distancia entre centros no estándar: 44 Z = 19 dientes

Dp De

= diámero primivo = diámero exerior

Di P Z h e m hp

Dp = m * z Dp= 3 * 19 Dp= 57 mm

De = Dp + 2m De= 57 mm + 2(3) De= 63 mm P= π (m)

Di = De – 2hp Di = 63 – 2*3.75 Di = 55.5mm

P = π*3 P = 9.42mm

= diámero inferior = paso circular = dienes = alura de diene = espesor = modulo 3 = alura del pie del diene

hp = 1.25*m hp = 1.25*3 hp = 3.75mm h= 2.25*m h = 2.25*3 h = 6.75mm

e= 0,5 (P) e = 0.5*9.42 e = 4.71mm

44

 le:///D:/Downloads/3560900257298UTFSM.pdf  htp://polamalu.50webs.com/OF1/mecanica/engranajes.hm

86

   

12.1 12 .1.5 .5

Cá Cálc lcul ulo o y Elec Elecci ción ón de dell Co Cont ntac acto tor, r, Inte Interr rrup upto torr Te Term rmom omag agné néti tico co,,

Interruptor Diferencial y Relé Térmico. Cálculo del Contactor  Primero despejaremos la potencia del motor en watts 3/4HP= 559.5W Fórmula para hallar la intensidad del

REEMPL REE MPLAZA AZAREM REMOS OS EL VALOR VALOR

motor:

DE LAPLAZ PLACA REEM REEMPL AZAR AR DE EL DATOS VA VALO LOR RPARA DEL DEL

COS φ

I=P/V x cosφ cosφ  Reemplazamos valores

I= CORRIENTE

I=559.5 / (220 x 0.85)

P= POTENCIA

I= 2.16 A

COS φ = FACTOR DE POTENCIA

Una vez obtenido el valor de la corriente usaremos la tabla para saber el contactor correcto para nuestro circuito.

TABLA DE VALORES NOMINALES DE CONTACTORES Marca: Schneider electric x telemecanique

Fig. 45 Tabla de Valores Nominales de Contactores. 45 El Contactor termomagnético a usar y el cual es comercial = 45

htps://salvadorcobo.les.wordp orcobo.les.wordpress.com/2011/03/el ress.com/2011/03/elemecanique. emecanique.pdf  pdf   htps://salvad

220v-60hz-AC3-9A-1NA+1NO

87

 

 

Elección del Termomagnético Para la elección del interruptor termomagnético tenemos que tener en consideración el factor de seguridad.  Aplicaremos el factor de seguridad que es el 25% de la corriente corriente

nominal. Fs=25 X 2.16A / 100 Fs= 0.54 A Sumamos la corriente obtenida a la corriente nominal.

I=2.16 A + 0.54 A I= 2.7 A

TABLA DE VALORES NOMINALES ITM Marca: Schneider electric x telemecanique

Fig. 46 Tabla de Valores de ITM. 46

46

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88

 

Interruptor termomagnético a usar = 220v-60hz-IC60-20A  

Elección del Relé Térmico

Se selecciona en función a la corriente nominal del motor (2.16A) Siempre que sea posible esta corriente Siempre corriente debe estar ubicada en el punto medio de la amplitud comprendida entre el índice mínimo y máximo de regulación del relé. La amplitud será seleccionada teniendo en cuenta que entre el índice mínimo y máximo deberá existir una relación de 1 a 1,6.  

Índice de regulación mínimo.

 

Imin=In x 0,8 = 2.16 x 0.8 = 1.7A Índice de regulación máximo. Imax=In / 0,8 = 2.16 / 0.8 = 2.7A Con estos datos seleccionaremos 89

 

TABLA DE VALORES NOMINALES RELE TERMOMAGNETICO Marca: Schneider electric x telemecanique

Fig. 47 Tabla de Valores de Relé Térmico. 47 El relé térmico a usar y el cual es comercial =

Rearme manual o automático y señalización de disparo 220v-60hz-rango de regulación 2.5 a 4A 12.1 12 .1.6 .6

El Elec ecci ción ón de dell IInt nter erru rupt ptor or Di Dife fere renc ncia iall

Primero elegiremos la categoría de interruptor diferencial a usar: 

Usaremos la categoría AC, ya que aplica para el tipo de circuito que utilizaremos.



La sensibilidad del interruptor diferencial será de (menos 30mA) ya que protege contra contactos directos, riesgos de incendio y destrucción de receptores.

Tiempo de respuesta del ID será instantáneo del tipo G. 47

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Para la elección del interruptor diferencial debemos de tener en cuenta el consumo de corriente que sería (2.16A)

TABLA DE VALORES NOMINALES INTERRUPTOR DIFERENCIAL Marca: Schneider electric

Fig 48 Tabla de Valores Nominales Interruptor Diferencial. 48  Con estos datos seleccionaremos   El interruptor diferencial a usar y el cual es comercial =

220v-60hz-25A-30mA-AC-TIPO G 12.1 12 .1.7 .7  

Cons Consum umo o de C Cor orri rien ente te en en lo loss Mó Módu dulo loss par paraa Ar Ardu duin ino o Consumo de corriente por cada canal del módulo relé: Corriente por cada canal: 15 a 20mA.49

48

 htps://issu htps://issuu.com/alvarezdel u.com/alvarezdeluca/docs/ca uca/docs/ca_de_09-10/26 _de_09-10/26

49

 htps://elecronilab.co/enda/modulo-rele-4-canales-salidas-opoacopladas-5v/

91

 

Capacidad de corriente y voltaje en los contactos: 10A/250VAC10A/30VDC  

Consumo de corriente en módulo PIR: Corriente en reposo: