Teoria de Bloques de Construccion

 

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DR. RAFAEL BELLOSO CHACI CHACIN N FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRONICA MENCION: AUTOMATIZACION Y CONTROL

AUTOMATIZACION DEL PROCESO DE MEZCLADO Y PRENSADO DEL CEMENTO PARA LA ELABORACIÓN DE BLOQUES TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO ELECTRONICO MENCION: AUTOMATIZACION Y CONTROL

PRESENTADO POR: Br. BRITO, DANIEL Br. MINGUETT, ISABEL Br. ZAMBRANO, JUAN PABLO ASESORADO POR: M.Sc. JUAN ROMERO Dra. MARIBEL ORDOÑEZ MARACAIBO, NOVIEMBRE DE 2008

 

INDICE GENERAL CONSTANCIA DE APROBACIÓN………………………………………………ii DEDICATORIA………………………………………………………………….....iii RESUMEN……………………………………………………………………..…..iv ABSTRACT…………………………………………………………………….….v INDICE GENERAL………………………………………………………………..vi INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………….vii INDICE DE CUADROS…………………………………………………………..viii INDICE DE TABLAS………………………………………………………………ix INTRODUCCION…………………………………………………………………..1 FASE I. DEFINICION 1. TEORIZACION DE LAS VARIABLES……………………………………. 1.1. BASES TEÓRICAS …………………………. 1.2 BASES TEÓRICAS…………………………. 1.2.1. EVOLUCION DE LA HISTORIA DE LOS BLOQUES DE CEMENTO …………………………………. 1.2.2. NORMAS…………………………. 1.2.3. MATERIALES DE DISEÑO Y FABRICACIÓN……………… 1.2.4. DIMENSIONES…………………………. 1.2.5. TECNOLOGIA APLICADA A LOS BLOQUES DE CEMENTO………………………….

 

1.2.5.1. CONCRETO VIBRADO…………………………. (A) TEORÍA DE VIBRACIÓN…………………………. (a) PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA VIBRACION…… 1. PROPIEDADES DEL CONCRETO VIBRADO…………… 1.1. Compacidad…………………………. 1.2. Impermeabilidad…………………………. 1.3. Resistencia mecánica…………………………. 1.4. Resistencia a la abrasión y congelamiento…… 1.5. Desmolde rápido…………………………. (B) APLICACIÓN DEL CONCRETO VIBRADO………… 1.2.6. PROPIEDADES …………………………. 1.2.6.1. PROPIEDADES FÍSICAS…………………………. (A) Densidad…………………………. (B) Absorción…………………………. (C) Eflorescencia…………………………. 1.2.6.2. PROPIEDADES MECANICAS…………………………. (A) Resistencia a la compresión: …………………………. 1.2.6.3.

PROPIEDADES

TERMOACÚSTICAS:

…………………………. 1.2.6.4. REQUERIMIENTOS PARA LA PRODUCCIÓN……………… 1.2.2. NEUMÁTICA…………………………. 1.2.2.1. RESEÑA HIST HISTÓRICA ÓRICA DE LA NEUMÁTICA…………………

 

1.2.2.2. PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO…………………… (A) ABUNDANTE…………………………. (B) TRANSPORTABLE…………………………. (C) ALMACENABLE…………………………. (D) TEMPERATURA…………………………. (E) ANTIDEFLAGRANTE…………………………. (F) LIMPIO…………………………. (G) PREPARACIÓN…………………………. (H) COMPRESIBLE…………………………. (I) VOLUMEN VARIABLE…………………………. (J) FUERZA…………………………. (K) RUIDO…………………………. 1.2.2.3. APLICACIONES…………………………. (A) APLICACIONES INDUSTRIALES…………………………. (B) APLICACIÓN AUTOMOTRIZ…………………………. (C) APLICACIÓN AERONÁUTICA…………………………. (D) APLICACIÓN NAVAL…………………………. (E) APLICACIÓN MÉDICA …………………………. 1.2.2.4. CILINDROS NEUMÁTICOS…………………………. 1.2.3. ELECTRONEUMÁTICA…………………………. 1.2.3.1.

COMPONENTES

ELECTRONEUMATICO…

D EL

CIRCUITO

 

1.2.3.2.

VALVULAS

ELECTRO-

NEUMATICAS…………………………. 1.2.3.3. ACTUADORES NEUMATICOS…………………………. 1.2.3.4. RELEVADORES…………………………. 1.2.3.5. MÉTODOS DE CONTROL Y VE VELOCIDAD LOCIDAD DE CARRERA… (A) AJUSTE DEL CAUDAL DE ALIMENTACIÓN………………… (B) AJUSTE DEL CAUDAL DE ESCAPE…………………………. (C) AJUSTE DE LA PRESIÓN DE ESCAPE…………………………. 1.2.3.6. REGULADORES DE PRESI ÓN…………………………. 1.2.3.7. UNIDAD COMPRESORA…………………………. 1.2.4. CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC) ……………… 1.2.4.1. RESEÑA HISTÓRICA DEL PLC…………………………. 1.2.4.2. FUNDAMENTOS DEL PLC…………………………. 1.2.4.3. CLASIFICACIÓN DE PLC…………………………. (A) PLC tipo Nano…………………………. (B) PLC tipo Compactos…………………………. (C) PLC tipo Modular…………………………. 1.2.4.4. ESTRUCTURA DEL PLC…………………………. 1.2.4.5. APLICACIONES DEL PLC…………………………. 1.2.4.6. CICLO BÁSICO DE TRABAJO…………………………. 1.2.4.7. ARQUITECTURA INTERNA DEL PLC…………………………. 1.2.4.8. PROGRAMACIÓN EN DIAGRAMA ESCALERA……………

 

2. DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA…………………………. 3.- OBJETIVOS DEL TRABAJO…………………………. 3.1- OBJETIVO GENERAL…………………………. 3.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………. 4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN…………………………. 5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN………………………….

FASE II. DESARROLLO 1.- METODOS Y TECNICAS…………………………. 1.1- TIPO DE INVESTIGACION…………………………. 1.2.-TECNICAS E INSTRUMENTO DE RECOLECCION DE INFORMACION………………………….…………………………. 2.- METODOLOGIA…………………………. 3.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES………………………….

FASE III. CULMINACION 1. ANALISIS DE LAS ACTIVIDADES……………………………………...…. CONCLUSIONES………………………………………………...……….…….. RECOMENDACIONES……………………………………………………..….. REFERENCIAS BIBLIGRAFICAS………………………………..……………

 

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRONICA

CONSTANCIA DE APROBACION Nosotros los Profesores, Juan Romero y Maribel Ordoñez, designados como Facilitadores del Trabajo Especial de Grado titulado: “A “AUT UTOM OMAT ATIZ IZAC ACIÓ IÓN N DE DEL L ME MEZC ZCLA LADO DO Y PR PREN ENSA SADO DO DE DEL L CE CEME MENT NTO O PARA LA ELABORACION DE BLOQUES. ”, que presentan los bachilleres, Brito Daniel, C.I: 17.543.475, Minguett Isabel, C.I: 17.631.753, Zambrano Juan, C.I: 18.395.855, hacemos constar que el mismo ha sido: APROBADO, de acuerdo con las normas vigentes establecidas establecidas por el Consej Consejo o Académico de la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín, para la evaluación de los Traba Trabajo joss Es Espec pecia iale less de Gr Grad ado, o, par para a ob obte tene nerr el Ti Titu tulo lo de: de: INGE INGENI NIER ERO O ELECTRONICO MENCION AUTOMATIZACION Y CONTROL. En fe de lo cual firmamos, en Maracaibo a los______ días del mes de  ____________ del 2008.

_______________________ Juan Romero C.I:

_____________________  Maribel Ordoñez C.I:

 _____________________  DECANO DE LA FACULTAD

 

DEDICATORIA

A DIOS DIOS Y A MI VI VIRG RGEN ENCI CIT TA DEL DEL CO CORO ROMO MOT TO

en los que me

encomendado fielmente y que con su consentimiento consentimiento divino han permitido el logro de las metas que me he trazado hasta ahora y las que vendrán.

OLGA Y JORGE mis padres que han sido los cimientos y las bases más importantes en la construcción de mi carrera, quienes han inspirado que cada paso que dé en pro de mi formación como profesional y como ser  humano no sea en vano y tengan la dicha y el orgullo de saberse mis padres LOS AMO. ANTONIO Y OLGA a ustedes mis hermanos amados que de pequeños  jugábamos a ser profesionales y hoy en día el sueño se está haciendo realidad gracias por ser mis hermanitos LOS AMO.

A mis Abuelos que ya no están aquí con nosotros pero su recuerdo siempre nos acompa acompaña ña A mis Abuelas, Abuelas, a mis Tí Tías, as, Tío Tíoss y a mis Primos Primos gracias por su ayuda. A todos ustedes dedico este trabajo lleno de esfuerzos y dedicación.

 

Isabel Minguett AGRADECIMIENTOS A DIOS y mi Virgencita de la Coromoto, por haberme puesto en el camino personas maravillosas y oportunidades bonitas. A MIS PADRES por ser incondicionales, por ser los mejores del mundo los amo. A C.V.G BAUXILUM por haberme brindado la oportunidad de ir creciendo de forma académica a través de los años. A Juan Pablo y Daniel por haber sido más que compañeros de tesis, amigos; la experiencia de haber logrado esta meta con ustedes ha sido la mejo me jorr ta tant nto o par para a con conoce ocerno rnoss com como o pa para ra tr trab abaj ajar ar co como mo un equ equip ipo o bien bien consolidado, Dios hizo la mejor elección elección al habernos unido, y como siempre lo he dicho SON LOS MEJORES COMPAÑEROS DE TESIS. A Luis Rafael gracias por haberme acompañado, en esta experiencia tan bonita por ser la persona que siempre estuvo allí en momentos bonitos y otros no tan gratos Te Quiero Mucho.

A MIS PROFESORES por haber sido los guías durante mí tiempo en la URBE gracias de manera especial a Ángel Villalobos, Maribel Ordoñez y Juan Romero.

A todos ustedes GRACIAS!

 

BRITO Daniel, MINGUETT Isabel, ZAMBRANO Juan. AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE MEZCLADO Y PRENSADO DEL CEMENT CEM ENTO O PAR PARA A LA ELABORAC ELABORACION ION DE BLO BLOQUE QUES. S. Uni Univer versid sidad ad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Mención: Automatización y Control. Maracaibo 2008. RESUMEN El pr propó opósi sito to de esta esta inves investitiga gaci ción ón fu fue e de desa sarro rrollllar ar la aut autom omat atiza izaci ción ón de dell proces pro ceso o de me mezc zcla lado do y pr prens ensad ado o de dell cem cemen ento to para la elab elabora oraci ción ón de bloques.. Se sustentó bloques sustentó con los autores Arriet Arrieta a y Peñaher Peñaherrera rera (2001). y Díaz y Oteiza (1999). Este trabajo se considero descriptivo, aplicado, y de campo, se basó en la metodología de diseño electrónico propuesta por Angulo (1984) (198 4) con confor formad mada a por nueve nueve fases: fases: def defini inición ción de las espe especif cificac icacion iones, es, esquema deftwa hardware, ordinograma general, entre el hard ha rdwa ware re general y el soft so ware re,, ordi ordino nogr gram amas as mo modu dula lare ress adaptación y codi codififica caci ción ón de prog progra rama mas, s, impl implem emen enta taci ción ón de dell ha hard rdwa ware re,, depu depura raci ción ón de dell soft softwa ware re,, integra integració ción n del hard hardware ware con el sof softwa tware re y constr construcci ucción ón del prot prototi otipo po y pruebas finales, las cuales permitieron crear la simulación del proceso de fabricación a través de un tablero de control para conocer y comprender por  medio de un juego de luces el curso de todo el proceso de fabricación de bloques de cemento. Los resultados obtenidos del sistema fueron exitosos, controlando las distintas etapas a realizar por el sistema de una manera sistematizada y cumpliendo con los requerimientos de estándares y normas de calidad. Como conclusión general, el sistema automatizado desarrollado en el presente trabajo, es una excelente propuesta en el desarrollo de sistemas de automatización para la fabricación de bloques debido a que las gan ga nan anci cias as,, ah ahor orro ro de tiem iempo po,, me mejo jora ra de ca callidad idad,, dism dismiinu nuci ción ón de irregularidades en el proceso e incremento de producción supera a los procesoss actual proceso actualmente mente emplea empleados dos por lla a mayoría mayoría d de e las compañ compañías ías e en n el medio.

Palabr Pala bras as Cl Clav avee: BLOQUES.

AUTOMAT AUTOM ATIZ IZAC ACIÓ IÓN, N,

ME MEZC ZCLA LADO DO,,

PRE PRENS NSAD ADO, O,

 

BRITO Daniel, MINGUETT Isabel, ZAMBRANO Juan. Automation of the process of mixing and pressing of the cement for the fabrication fabri cation of brick bricks. s. Universida Universidad d Dr. Rafael Bell Belloso oso Chacín. Facul Facultad tad de Inge Ingeni nier ería ía.. Escu Escuel elaa de El Elect ectró róni nica. ca. Me Menc nció ión: n: Auto Automat matiz izac ació ión n y Control. Maracaibo 2008. ABSTRACT The pu The purp rpose ose of th this is in inve vest stig igat atio ion n was was to dev develo elop p th the e au auto toma matition on of the the proces pro cesss of mixi mixing ng an and d press pressin ing g of ce ceme ment nt to el elab abora orate te bri brick cks. s. It was sustain sust ained ed by by the autho authors rs Arrie Arrieta ta and Peñah Peñaherr errera era (2001). (2001). And Díaz Díaz y Oteiza (1999). This investigation is of the descriptive, applied and field type, it is based in Angulos’s methodology of electronic design (1984) constituted by 9 phases: definition definition of the specificati specifications, ons, hardware general scheme, general diagram, diagram , hardwar hardware e and software adaptation, modular diagrams and program codification, hardware implementation, software depuration, hardware and software integration, prototype construction and final tests, which made it possible to create the simulation of the fabrication process through a control panel to help know and understand aided by a group of lights the course of  the brick fabrication process. The results obtained from the system where successful, controlling the different stages to be accomplished by the system in a system systemic ic way and complying with the standard requiremen requirements ts and qualit qualityy standards. As general conclusion, the automated system developed in the pres presen entt inve invest stig igat atio ion n is an exce excellllen entt pr prop opos osal al in the the de deve velo lopm pmen entt of  autom aut omat atio ion n sy syst stem emss fo forr th the e fa fabri brica catition on of br bric icks ks give given n th the e pr prof ofitits, s, titime me savings, savi ngs, qua qualit lityy imp improve rovemen ment, t, dec decreas reasing ing num number ber of irr irregul egulari aritie tiess in the process and increased production surpass the processes actually employed by most of the companies in this ambit.

Key Words: AUTOMATION, MIXING, PRESSING, BRICKS

 

INDICE DE FIGURAS FIGURA 1: ESTRUCTURA DE UN PLC …………………………………… FIGURA 2: CICLO DE UN PLC ………………………………………… FIGURA 3: UNIDAD CENTRAL DE PROCESO ………………………… FIGURA 4: DIAGRAMA EN ESCALERA ………………………………… FIGURA 5: ORDINOGRAMA GENERAL …………………………………

 

INDICE DE TABLAS TABLA 1: DIMENSIONES DE LOS BLOQUES DE CONCRETO (NORMA COVENIN 42-82)…………………………………… 42-82)………………………………………………………….. …………………….. TABLA 2: INSTRUCCIONES BÁSICAS EN LA PROGRAMACIÓN EN DIAGRAMA ESCALERA………………………………………………… ESCALERA…………………………………………………

 

INDICE DE CUADROS

CUADRO 1: CUADRO DE ACTIVIDADES…………………………

 

AUTOMATIZACION DEL MEZCLADO Y PRENSADO DEL CEMENTO PARA LA ELABORACIÓN DE BLOQUES

 

FASE I

DEFINICION

En esta fase se presenta la teorización de las variables, antecedentes de otro otross in inves vestitiga gador dores es re relac lacio ionad nados os a la in inves vestitiga gaci ción ón,, de desc scrip ripci ción ón de la variable, objetivos, justificación y delimitación que fundamentan la variable a estudiar, que para efectos de esta investigación es la automatización del mezclado y prensado del cemento.

1. TEORIZACION DE LAS VARIABLES 1.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Díaz y de Oteiza (1999), realiz realizaron aron una invest investigació igación n titu titulada lada “Análisis de la cali calida dad d y proc proces eso o prod produc uctitivo vo de bloq bloque uess hu huec ecos os de conc concre reto to de producción producc ión informal. Zona Norte de Maracaibo”, Maracaibo”, donde se realiz realiza a un estudio que evalúa la calidad de los procesos en distintas empresas productoras de bloques de concreto en la ciudad, así como también se hace énfasis en el análisis del nivel tecnológico de las mismas. Se determinó la carencia de co cont ntrol roles es de ca calilidad dad en lo loss proc proceso esoss de las em empr presa esass pro produ duct ctora orass de

 

bloqu bloques, es, así así com como o ta tamb mbién ién la in inexi exist sten enci cia a de un am ambi bien ente te te tecno cnoló lógic gico, o, caracterizándose

 

por emplear métodos manuales para la fabricación de bloques. Su aporte a esta Investigación radica en que realizaron una breve revisión de las normas nacionales e internacionales de los estándares de calidad del bloque de concreto, así como también hacen énfasis en los materiales, el diseño y los métodos de fabricación del bloque de concreto. Arrieta Freyre y Peñaherrera (2001) realizaron una investigación titulada “Fabricación de bloques de concreto con una mesa vibradora”, donde se estu es tudi dian an la tec ecno nolo logí gía a de dell co conc ncre retto, la teor teoríía de la vibr vibrac ació ión n y las las propiedades propied ades del concreto vibrado para la fabricació fabricación n de bloques. El aporte e impo import rtan anci cia a de la inve invest stig igac ació ión n se logr logra a al ilus ilustr trar ar un fluj flujo o gr gram ama a de producción que permite apreciar el proceso de fabricación de principio a fin, adem ad emás ás de an anal aliz izar ar las las ve vent ntaj ajas as qu que e tien tiene e el conc concre reto to vibr vibrad ado. o. La in inve vest stig igac ació ión n co concl ncluy uye e af afir irma mand ndo o que que los bloque bloquess vibro vibro co comp mpact actad ados os cumplen con todos los requisitos establecidos por la norma, duplicando la resistencia del producto en comparación con la compactación manual. Pére Pé rezz Ci Cisn sner eros os y Ve Vern rnon on (200 (2008) 8) de la divi divisi sió ón de elec electr trón ónic ica a y computación, CUCEI, en la universidad de Guadalajara, Mexico, realizaron un ma manu nual al de es estu tudi dio o tititu tula lado do “C “Cont ontrol rol Ló Lógi gico co Progra Programa mabl ble”, e”, dond donde e se analizan los diferentes componentes que conforman este autómata, su uso e importancia en la industria, y la influencia que ha tenido para el proceso de automatización de las industrias a nivel mundial. Es un trabajo que tiene un significante aporte a esta investigación debido a que se estudia de manera

 

precisa el instrumento que servirá como controlador de toda la línea de producción. Castro Cas tro,, Padi Padilla lla y Rom Romero ero (200 (2008) 8) rea realiz lizaron aron una inv invest estigac igación ión titula titulada da “Metodología para realizar una automatización utilizando PLC”, donde se expo expone ne un una a me meto todo dolo logí gía a qu que e ayud ayuda a a ge gene nera rar, r, gr grac acia iass a los los paso pasoss expuestos y estudiados, una automatización más sencilla por medio del autómata PLC. La importancia de la investigación radica en la evaluación de las diferentes técnicas de administración tecnológica, para de una manera eficaz, poder dar solución de forma sistematizada a las distintas etapas de un proceso de producción. Quebradores del sur de Costa Rica S.A. (2008) describen el proceso de fa fabr bric icac ación ión de bl bloqu oques es de cem cemen ento to empl emplea eado do po porr el ello loss de la si sigu guie ient nte e manera: los agregados son depositados por los cargadores frontales, en tolvas, donde se inicia el proceso automático de alimentación de materia prima (agregados, cemento, aditivos y agua) que cae en la mezcladora. Después del tiempo adecuado de mezclado, una banda transportadora lleva el material al molde. Al contar con la alimentación automática, se asegura una densidad y calidad uniforme del producto, así como el control automático de altura y densidad, que asegura la altura uniforme y complementa el control automático de alimentación de materias primas. En el molde hay dos motores vibradores, lo que hace producir un excelente producto, alcanzando mayor resistencia y uniformidad del bloque.

 

El bloque fresco sale montado sobre bandejas de acero, se transporta a través de rodillos hasta el Besser Matic, maquina cuyo proposito es el de colocar en forma automática el producto en estantes metálicos, para ser  tran ranspo sporta rtados por un mont nta aca carrgas has astta los cuar arttos de cu currado, permaneciendo ahí por 24 horas, donde se somete a altas temperaturas y humedad en forma constante. Conforme los montacargas depositan el bloque fresco en los cuartos, recogen un estante con producto ya curado y lo llevan hasta el Besser Matic, que se encarga de descargar los estantes metálicos y enviar los bloques hasta la cu hasta cuba bador dora, a, do dond nde e aut autom omát átic icam ament ente e la maqui maquina na fo form rma a un cu cubo bo (tar (tarim ima) a) con con las las dime dimens nsio ione ness pred predet eter ermi mina nada das; s; el pr proc oces eso o de desc scri rito to anteriorment anteri ormente e consti constituye tuye un gran aporte en cuanto al proceso de fabric fabricación ación del bl blo oqu que e abarca rcando el proceso eso en su tot ota alida dad d y de desscribien endo do detalladamente cada una de las fases del mismo.

1.2 BASES TEÓRICAS A co cont ntin inua uaci ción ón se pres present enta a el an anál ális isis is de lo loss dife difere rent ntes es au auto tore ress qu que e sustentan las variables de estudio.

1.2.1. EVOLUCION DE LA HISTORIA DE LOS BLOQUES DE CEMENTO. A través del tiempo el bloque de cemento se ha mostrado como uno de los materiales materi ales más nobles en cuanto a constr construcción ucción se refier refiere, e, ha servido como

 

base fundamental fundamental en la edificación de vivie viviendas, ndas, vías, infraes infraestruct tructuras uras entre otros. Según el Instituto Colombiano de Productores de Cemento. Pagina web en línea disponible: http://www.icpc.org.co http://www.icpc.org.co (Consulta: 2008, Mayo 20). Hace 15.000 años, en la prehistoria, se apilaban piedras pegadas con barro, para protegerse del frío y de los animales. Así mismo, se formaban unidades de barro amasado secadas al sol en forma de pan. En el año 4000 A.C. en Sumeria, inventaron la ciudad, la irrigación, la escritura, los números, la rueda y el molde; así como se produjeron los primeros ladrillos (adobe al horno) pegados con betún o alquitrán y los adobes de barro con paja elaborada en moldes de madera y secada al sol. En el año 3000 A.C. en la civilización Minoica-Creta, aparecen las primeras unidades segmentadas para pavimentación y se da el comienzo de los bloques, como material de pavimento. En el año 2600 A.C. en Keops-Egipto, se generan los pavimentos de piedra para facilitar el transporte de bloques de piedra para construir su pirámide, así como el labrado y la colocación minuciosa de las piedras, para la conformación de la misma.- En el año 620 A.C. en Babilonia, aparecen los ladrillos de arcilla sobre asfaltos naturales. En el año 300 A.C. en la India, construyen carreteras de 2.400 km, con todos los aditamentos y con bases en prefabricados (bloques). Es en 1824 cuando Joseph Aspdin inventa y patenta el cemento portland, y su fort ortalec aleciimi mien entto

se da en 18 1867 67 po porr Mo Moni nier er quie quien n de deffine ine su suss

 

caracte cara cterís rístic ticas, as, es allí allí donde se inicia inicia la utiliz utilizaci ación ón del conc concret reto o par para a la fabricación de diferentes estructuras. En 1850 aparece el primer bloque de concreto, debido a que la mezcla de cemento cement o se puede colocar en cualquier molde, y desde entonc entonces es a partir de allí allí ha ido surgie surgiendo ndo hast hasta a nuestr nuestros os días las est estruct ructuras uras fabrica fabricadas das bajo estos materiales.

1.2.2. NORMAS  

Todos los elementos que se utilizan y producen en las industrias, se

encuentran encuent ran baj bajo o regulac regulacion iones es y estánda estándares res nac nacion ionales ales e intern internacio acional nales, es, para cumplir con los patrones de calidad certificados. En el caso de los bloques blo ques,, tam tambié bién n se rig rigen en baj bajo o nor normas mas a niv nivel el nac naciona ionall como las norm normas as COVENIN y las internacionales como por ejemplo Instituto Americano del Concreto ACI aunado a ello las normas por las cuales se rige cada país según las características de sus materiales de construcción. Para la fabricación de los bloques, estos se regirán bajo la norma 42-82 de las normas normas COVE COVENIN NIN citadas citadas así en Ana Cris Cristin tina a Díaz e Ign Ignaci acio o de Oteiza (1999).

1.2.3. MATERIALES DE DISEÑO Y FABRICACIÓN. Según las normas COVENIN 42-82 los bloques son fabricados con cemento portland, y agregados inertes como arena y granzón molido llamado en el ambiente ambiente de la construcc construcción ión como casa casabito, bito, par para a el agua se agreg agregara ara

 

la cantidad necesaria como para obtener una mezcla más seca, usando como referen referencia cia de la mezcla de concreto uti utilizada lizada para la const construcción. rucción. Si la mezcla es más seca, una vez vaciada la misma en el molde respectivo esta permitirá un rápido desmolde.

1.2.4. DIMENCIONES  

Las dimensiones establecidas por las normas son las siguientes adscritas

en la tabla:

Tabla 1 Dimensiones de los bloques de concreto (Norma COVENIN 42-82) Denominación Dimensiones Dimensiones

ordinaria (cm)

normales (cm)

modulares (cm)

10

39 x 19 x 9

40 x 20 x 10

15

39 x 19 x 14

40 x 20 x 15

20

39 x 19 x 19

40 x 20 x 20

25

39 x 19 x 24

40 x 20 x 25

30 39 x 19 x29 Fuente: Ana Cristina Díaz y Ignacio de Oteiza (1999).

40 x 20 x 30

Para la Automatización del proceso de mezclado y prensado del cemento para la elaboración de bloques, se utilizara la denominación ordinaria de 10cm y medidas modulares de 40 x 20 x 10 cm.

1.2.5. TECNOLOGIA APLICADA A LOS BLOQUES DE CEMENTO

 

Con el pasar del tiempo se han presentado diversas maneras de fabricar  bloques blo ques,, una de ellas ellas de forma arte artesan sanal al y compren comprende de la man mano o de obra directa y uso de moldes con prensado manual, también se usan actualmente maquinas denominada ponedoras que aplican presión y vibración para la fabricación de bloques. Hoy en día se ha ido utilizando ciertas técnicas como la de vibración, en el proceso de vaciado la mezcla cae al molde, al mismo se le aplica un estimul estimulo o mecánico que es la vibración la cual permite, que la mezcla se asiente de fo forma rma homogénea homogénea llenan llenando do así todo el mold molde e para su posterior posteri or compresi compresión. ón. Esta form forma a de llenado aplicá aplicándole ndole esta tec tecnologí nología a permite que el bloque adquirido tenga mayores características de durabilidad e impermeabilidad.

1.2.5.1. CONCRETO VIBRADO (A) TEORÍA DE VIBRACIÓN. La vi vibra braci ción ón es el mé méto todo do de as asent entam amie ient nto o pr práct áctic ico o má máss efic eficaz az conseguido hasta ahora, dando un concreto de características bien definidas como son la resistencia mecánica, y un buen acabado y compactado. La vibración consiste en someter al concreto a una serie de sacudidas y con una frecuencia elevada. Bajo este efecto, la masa de concreto que se halla en un estado más o menos suelto según su consistencia, entra a un proceso de acomodo acomod o y se va asentando de forma homo homogénea génea y gradual red reduciendo uciendo así notablemente el aire atrapado.

 

(a) PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA VIBRACION La vibración queda determinada por su frecuencia e intensidad. La frecuencia es el número golpes a que se somete el concreto en un minuto. La amplitud es el máximo desplazamiento de la superficie vibrante entre dos impulsiones. La vibración puede ser de alta o baja frecuencia. Se considera de baja frecuencia valores usuales de 3000 vibraciones por minuto; cuando éstas son iguales o superiores a 6000 vibraciones/minuto se consideran en el rango de alta frecuencia. Un factor de considerable importancia es el tiempo que dura el proceso de vibración. Este tiempo depende, entre los factores más importantes, de la frecuencia de vibración, de la calidad del agregado, de la riqueza en cemento de la mezcla; al aumenta aumentarr la frecuencia frecuencia disminu disminuye ye el tiempo de vibrado, sin embargo, la vibración muy enérgica y prolongada pude producir efectos desfavorables, la vibración se da por completa cuando la lechada de cemento empiece a fluir a la superficie.

1. PROPIEDADES DEL CONCRETO VIBRADO 1.1. Compacidad Al fusionar todos los elementos que conforman el concreto estos deben de estar amasados de una forma homogénea cumpliendo con el diseño de

 

mezcla para lograr así una compos composición ición adecuada para la fabricación de los mismos, con respecto al agua esta debe ser en menos cantidad a la de la mezcla de concreto concreto de constru construcción cción puest puesto o que la mezcla para los bloques se verterá en moldes que posteriormente serán desmoldados de inmediato.

1.2. Impermeabilidad La impermeabilidad de un concreto es función de su compacidad. La granulometría juega un papel muy importante en la impermeabilidad. Con una granulometría granulometría continua y una elevada dosis de cement cemento, o, conjunto a una enérgic enérg ica a vi vibra braci ción, ón, se ob obtitien ene e un con concre creto to al alta tame ment nte e impe imperm rmeab eable le.. La absorción de humedad del concreto vibrado es aproximadamente la mitad de la correspondiente al concreto ordinario.

1.3. Resistencia mecánica La resistencia resistencia mecáni mecánica ca del concret concreto o es quizá quizáss el factor más import importante ante dentro de las propiedades del mismo. La resistencia del concreto aumenta considerablemente si se aplica una vibración intensa.

1.4. Resistencia a la abrasión y congelamiento La resistencia del concreto vibrado a las acciones extremas se deriva de su propia compacidad; la resistencia al desgaste es mayor. Otra ventaja es

 

su resistencia a las heladas por tener menos agua de amasado y ser más compacto.

1.5. Desmolde rápido En la fabricación de elementos prefabricados de concreto vibrado puede co conse nsegu guir ir un de desm smol olde de in inme medi diat ato o si el con concr cret eto o es de granu granulom lomet etrí ría a adecuada y se ha amasado con poca agua.

(B) APLICACIÓN DEL CONCRETO VIBRADO

Hoy en día, gracias a los adelantos técnicos, se ha conseguido sustituir  poco a poco la fabricación artesanal el por la vibración, método que presenta muchos beneficios. Factores de importantes en el concreto vibrado son: granulometría, relación agua/cemento y frecuencia de vibrado. Porr las Po las alt altas resi resist sten enci cias as cons conseg egu uidas idas en el conc concre retto vibr vibrad ado o mecá me cáni nica cam men ente te,,

en

co com mpa para raci ción ón

de

los los

con oncr cret etos os

co com mpa pact ctad ados os

manualmente, aquél método es ampliamente utilizado en la elaboración de elementos prefabricados: vigas, tubos para instalaciones sanitarias, postes, silos, tubos para conducción eléctrica y telefónica, entre otros.

1.2.6. PROPIEDADES 1.2.6.1. PROPIEDADES FÍSICAS (A) Densidad

 

Permite determinar si un bloque es pesado o liviano, además indica el índice de esfuerzo de la mano de obra o de equipo requerido para su manipulación desde su fabricación hasta su asentado.

(B) Absorción La absorción del agua se mide como el paso del agua, expresado en porcentaje del peso seco, absorbido por la pieza sumergida en agua. Esta propiedad se relaciona con la permeabilidad de la pieza, con la adherencia de la pieza y del mortero y con la resistencia que puede desarrollar.

(C) Eflorescencia Son conc concent entraci racione oness gen general eralmen mente te blanque blanquecin cinas as que apar aparecen ecen en la superficie de los elementos de construcción, tales como ladrillos, rocas, concretos, arenas, suelos, debido a la existencia de sales. El mecanismo de la eflorescencia es simple; los materiales de construcción expuestos a la humedad en contacto con sales disueltas, están sujetos a fenómenos de eflorescencia por capilaridad al posibilitar el ascenso de la solución hacia los parámetros parámet ros expuestos al aire; allí el agua evapora provoca provocando ndo que las sales se depositen en forma de cristales que constituyen la eflorescencia.

1.2.6.2. PROPIEDADES MECANICAS (A) Resistencia a la compresión:

 

La propiedad mecánica de resistencia a la compresión de los bloques de concreto vibrado, es el índice de calidad más empleado para albañilería y en ella ella se ba basa san n los los proc proced edim imie ient ntos os pa para ra pr pred edec ecir ir la re resi sist sten enci cia a de los los elementos estructurales.

1.2.6.3. PROPIEDADES TERMOACÚSTICAS: Las transmisiones de calor a través de los muros es un problema que afecta el confort y la economía de la vivienda en las zonas cálidas y frías, según sea el caso. Los bloques tienen un coeficiente de conductividad térmico variable, en el que influyen los tipos de agregados que se utilice en su fabricación y el espesor del bloque. En lo referente a la absorción y a la transmisión del sonido, los bloques tienes capacidad de absorción variable de un 25 % a un 50%; si se considera un 15% como valor aceptable para los materiales materi ales que se utili utilizan zan en constru construcción, cción, la resistenci resistencia a de los bloques a la transmisión del sonido viene a ser superior a la de cualquier otro tipo de material comúnmente utilizado.

1.2.6.4. REQUERIMIENTOS PARA LA PRODUCCIÓN. La producción se define como la creación de bienes aptos para poder  util utiliz izar arlo los, s, pa para ra lo cual cual es ne nece cesa sari rio o re real aliz izar ar dive divers rsas as acti activi vida dade dess u operaciones. En el proceso de la producción se debe tener claro los recursos a ser utiliz utilizado ados, s, el esque esquema ma de flfluj ujo o de la fa fabr bric icac ació ión n y lo loss patro patrone ness de calidad que garantice el mejor producto.

 

Para asegurar la calidad de los bloques bloques de concret concreto o se deberá control controlar, ar, durante la fabricación, la dosificación de los materiales de la mezcla definida, la cual se recomienda se efectúe por peso. Una condición imprescindible que deben satisfacer los bloques es su uniformidad; no sólo en lo relativo a la constancia de sus dimensiones, especialmente su altura, sino también en cuanto a la densidad, calidad, textura superficial y acabado.

1.2.2. NEUMÁTICA La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como medio para pa ra logr lograr ar y tran transm smititir ir la energía ne nece cesa sari ria a pa para ra mo move verr y acti activa varr el funcionamiento de los mecanismos necesarios para la completación de un proceso. El aire es un material que debido a la gran distancia que existe entre las moléculas de los distintos elementos que lo conforman, al aplicarle una un a fuer fuerza za,, este este tien tiene e la ha habi bililida dad d de comp compri rimi mirs rse, e, ma mant nten ener er esta esta comp compre resi sión ón y de devo volv lver er la en ener ergí gía a acum acumul ulad ada a cuan cuando do se le pe perm rmitita a expandirse, esto obedece a la ley de los gases ideales. ideales .

1.2.2.1. RESEÑA HISTÓRICA DE LA NEUMÁTICA

 

El aire aire comp compri rimi mido do es un una a de las las form formas as de en ener ergí gía a ma mass an antitigu guas as conocidas por el hombre; el descubrimiento del aire como un medio para Alcanzar y transmitir la energía data de muchos siglos atrás, la expresión Griega “Pneuma” que significa “respiración”, “Viento” y “Alma” se derivo a través del tiempo para darnos lo que hoy conocemos como “Neumática” que se extiende solo a lo referente con los movim movimientos ientos y procesos que implican implican aire. El ante antece cede dent nte e má máss an antitigu guo o de dell uso uso de dell aire aire comp compri rimi mido do como como un elemento de trabajo pertenece al griego KTESIBIOS quien demostró sus conocimientos sobre neumát conocimientos neumática ica hace mas de 2 mil años con la construcción construcción de una catapulta alimentada por aire comprimido. Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos del hombre, fue hasta el siglo XVIII cuando se inicio la inv invest estiga igació ción n sis sistem temáti ática ca sobre sobre sus cara caracte cterís rístic ticas, as, com comport portami amient ento o y reglas, entre las primeras invenciones basadas en el uso del aire comprimido podemos pod emos nombr nombrar ar la pri primera mera trans transmis misión ión neumá neumátic tica a que data de 1700, 1700, cuando el físico francés Denis Papin empleó la fuerza de un molino de agua para comprimir comprimir aire que despu después és se transport transportaba aba por tubos; sin embargo embargo la primera aplicación práctica del método se le atribuye al inventor británico George Law, quien en 1865 diseñó un taladro de roca en el que un pistón movi mo vido do po porr aire aire ha hací cía a func funcio iona narr un ma mart rtilillo lo así así mism mismo o otro otro avan avance ce significativo fue el freno de aire comprimido para trenes, diseñado hacia 1868 por el inventor, ingeniero e industrial estadounidense George Westinghouse.

 

Apro Ap roxi xima mada dame ment nte e de desd sde e 19 1950 50 pode podemo moss ha habl blar ar de un una a verd verdad ader era a aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación, tiempos en los cuales cuales que lle llegó gó a hac hacerse erse más apr apremi emiant ante e la exi exigen gencia cia de una automatización y racionalización en los procesos de trabajo, a pesar de esto en sus inicio inicioss el uso de esta técnica fue rechazada, principa principalment lmente e debido a la falta de conocimientos y formación adecuados, a través de estudios e investigaciones se fueron ampliando poco a poco los diversos campos de aplicación, aplica ción, actualmente, actualmente, es inconcebible inconcebible una moderna explotación industrial sin el uso del aire comprimido.

1.2.2.2. PROPIEDADES DEL DEL AIRE COMPRIMIDO Causará asombro el hecho de que la neumática se haya podido expandir  en tan corto corto tiempo y co con n tanta rap rapidez, idez, esto se debe e entre ntre otra otrass cosas a que en la so soluc lució ión n de al algun gunos os pr probl oblem emas as de au auto toma matitiza zaci ción ón no pu pued ede e disponerse de otro medio que sea más simple y más económico, aunado a esto se nombraran algunas de la características que han hecho del aire comprimido un medio de trabajo muy popular en las industrias:

(A) ABUNDANTE El aire se encuentra en todas partes del mundo en cantidad ilimitada.

(B) TRANSPORTABLE

 

Una vez comprimido, el aire puede ser transportado con facilidad a través de tuberías por cortas o largas distancias sin ningún problema.

(C) ALMACENABLE Con Co n el prop propósi ósito to de acort acortar ar el titiem empo po de fu funci ncion onam amie ient nto o de lo loss compresores el aire comprimido puede ser almacenado en tanques hasta que qu e se sea a nec eces esar ariio su us uso, o, en lug ugar ar de co cons nser erva varr los los com ompr pres esor ores es encendidos durante toda la jornada de trabajo.

(D) TEMPERATURA  

Los cambios de temperatura no afectan al aire comprimido y no

comprometen de ninguna manera su desempeño, los cambios muy bruscos de temperatura si surten un efecto sobre sob re el volumen del aire.

(E) ANTIDEFLAGRANTE  

No existen riesgos de explosiones o incendios, asi se garantiza un

ambiente de trabajo seguro sin la necesidad de contar costosos con sistemas antideflagrantes.

(F) LIMPIO

 

El aire comprimido es muy limpio, por esto al momento de fallas, paralizaciones en el sistema, fugas, entre otros. No se corre ningún riesgo con respecto a los productos, esto es de gran importancia en industrias de alimentación, farmacéuticos, textiles, entre otros.

PARA DELIMITAR EL CAMPO DE UTILIZACIÓN DE LA NEUMÁTICA ES PRECISO CONOCER TAMBIÉN LAS PROPIEDADES ADVERSAS. (G) PREPARACIÓN

  Con el propósito de alargar la vida útil de los electos del sistema neumático el aire debe ser filtrado y deshumidificado previo a su almacenamiento. (H) COMPRESIBLE  

Al igual que el resto de los gases el aire no posee una forma establecida,

en lugar de esto el aire adopta la forma del ambiente o recipiente en el cual es co cont nteni enido do,, en mu much chos os cas casos os est estos os rec recipi ipien ente tess su sufr fren en dila dilata taci cion ones, es, haciendo imposible el poder obtener velocidades y fuerzas constantes y uniformes al momento de su descarga hacia los émbolos o cilindros.   (I) VOLUMEN VARIABLE

 

Cuando el aire es expuesto a temperaturas muy altas o muy bajas la

variación de su volumen en función de estas (el volumen del aire reacciona a

 

las las alt altas tem emp perat eratur uras as ex expa pand ndié iénd ndos ose e y a las las baja bajass temp temper erat atur uras as contrayéndose) puede llegar a descalibrar un determinado proceso.

(J) FUERZA  

La economía del aire comprimido termina en el momento en el que se

desean alcanzar fuerzas mayores a los 700 kPa (7 bar) y si se desean cubrir  largas distancias con émbolos a altas velocidades.

(K) RUIDO

El escape de aire genera ruido, sin embargo, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales que lo disminuyen.

1.2.2.3. APLICACIONES En la actualidad las aplicaciones de la neumática son muy variadas, esta amplitud se debe principalmente al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión precisión y con materi materiales ales de mejor calidad, acomp acompañada añada además de estudios estudi os mas profund profundos os de las materias y princi principios pios que rigen la neumát neumática. ica. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos con cada vez mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la industria en general; empleando la energía proporcionada por el aire a p presión resión se pueden transportar, levantar, perforar, manipular materiales, entre otros.

 

(A) APLICACIONES INDUSTRIALES En la ind indust ustria ria,, es de primera primera import importanci ancia a contar contar con maquin maquinaria aria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por aire comprimido, de igual manera se encuentra útil el uso de la tecnología neumática en la industria de la maquin maq uinari aria a para la ind indust ustria ria plásti plástica, ca, maq maquin uinari aria a par para a la ela elabor boració ación n de alimentos, equipamiento para robótica y manipulación automatizada. Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aerospaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medi me dici cina na y en gene genera rall en toda todass aque aquellllas as ár área eass en que que se re requ quie iere re movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

(B) APLICACIÓN AUTOMOTRIZ

  Suspensión, frenos, dirección, refrigeración, entre otros. (C) APLICACIÓN AERONÁUTICA  

Timones, alerones, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento

aeronáutico, entre otros.

 

(D) APLICACIÓN NAVAL Timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de embarcaciones o buques militares

(E) APLICACIÓN MÉDICA  Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, entre otros. La neumática tiene aplicaciones tan variadas, que puede ser empleada incl inclus uso o en cont contro role less escé escéni nico coss (tea (teatr tro) o),, cine cinema mato togr graf afía ía,, pa parq rque uess de entret ent retenc encione iones, s, repr represas esas,, pue puente ntess lev levadi adizos, zos, pla plataf taform ormas as de perf perforac oración ión submarina, mesas de levante de automóviles, entre otros.

1.2.2.4. CILINDROS NEUMÁTICOS Los cilindros neumáticos son los elementos que realizan el trabajo, su función es la de transformar la energía neumática en energía mecánica con un movimiento rectilíneo, que consta de una carrera de avance y una carrera de retroceso. En bases generales, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular circul ar cerrado en los extremo extremoss media mediante nte dos cubiert cubiertas, as, entre las cuales se desliza un émbolo que separa dos cámaras. La fuerza desarrollada por el cilindro en función del aire comprimido que le es suministrado y la superficie de las caras del embolo se transmite al vástago que está unido a él y se

 

transf tra nsform orma a en movimi movimient ento. o. El cilindr cilindro o cue cuenta nta con dos cámaras cámaras (cámara anteri ant erior or y cá cáma mara ra post posteri erior) or) qu que e deb deben en se serr alim alimen enta tadas das un una a a la vez vez dependiendo de la dirección en la que se desee movilizarle.

1.2.3. ELECTRONEUMÁTICA La electroneumática es un tipo de automatización donde la secuencia de cont contro roll esta esta he hech cha a po porr me medi dio o de disp dispos osititiv ivos os elec electr trón ónic icos os como como los los rele releva vado dore ress y sens sensor ores es de tipo tipo on on-o -off ff,, mient ientra rass que que la pa part rte e de los los accionamientos esta realizada por medio de sistemas neumáticos, de esta forma se combinan dos importantes ramos de la automatización la neumática y la electrónica.

1.2.3.1. COMPONENTES DEL CIRCUITO CIRCUITO ELECTRONEUMATICO ELECTRONEUMATICO Componentes del circuito electroneumático según Newman M. (2000) (a) Relevadores (b) Válvulas (c) Actuadotes (d) Compresores (e) Filtros (f) Tableros de mando

 

1.2.3.2. VALVULAS ELECTRO-NEUMATICAS Las válv válvulas ulas ele electr ctro-ne o-neumá umátic ticas as son vál válvul vulas as cuyo acc acciona ionamie miento nto se realiliza rea za de ma mane nera ra el elect ectró róni nica ca y el res resul ulta tado do de est este e acci acciona onami mien ento to es permitir o impedir el paso del aire a los actuadores u otras válvulas. Esta válvul vál vula a realiza realiza la conv convers ersión ión de ene energí rgía a elé eléctr ctrica ica a ene energí rgía a neumáti neumática; ca; primordialmente, consiste en una válvula neumática a la cual se le adhiere una bobina a través de la cual se hace pasar una corriente para generar un campo magnético que propiciara una conmutación en el interior del cuerpo de la mism misma, a, haciendo posible escog escoger er el estado en el que se desee colocar  a la válvula, abierto abierto o cerra cerrado do para permit permitir ir o impedir respect respectivamen ivamente te el paso del aire.

1.2.3.3. ACTUADORES NEUMATICOS Se defi define ne com omo o los los elem elemen enttos de tra raba bajo jo,, cu cuya ya func funció ión n es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en trabajo mecánico.

1.2.3.4. RELEVADORES Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y de una serie de contactos que se en encu cuent entran ran nor norma malm lment ente e ab abier ierto toss o ce cerra rrados dos.. El pr prin inci cipi pio o de dell funcionamien funcio namiento to es el de hacer pasar corriente por una bobina generand generando o un campo magnético que atrae a un inducido, y éste a su vez, hace conmutar 

 

los contactos de salida. Son Ampliamente utilizados para regular secuencias lógicas en donde intervienen cargas de alta impedancia y para energizar  sistemas de alta potencia.

1.2.3.5. MÉTODOS DE CONTROL Y VELOCIDAD DE CARRERA Métodos Mét odos para gobe goberna rnarr la velocid velocidad ad de desplaz desplazami amient ento o de los cilindr cilindros os neumáticos en general, para gobernar la velocidad de los cilindros sólo se actú actúa a so sobr bre e el caud caudal al..

Pa Para ra logr lograr ar la di dism smin inuc ució ión n de la velo veloci cidad dad de

desplazamiento de un cilindro, pueden emplearse básicamente tres métodos:

(A) AJUSTE DEL CAUDAL DE ALIMENTACIÓN Ajustando el caudal de alimentación el avance del cilindro se efectúa saltos, debido a que cada vez que empieza a moverse el cilindro, presión de la cámara dismi disminuye nuye y consecu consecuenteme entemente nte la fuerza motriz, que provoca que el cilindro vuelva a pararse puesto que la presión alrededor de la presión crítica. Por tanto la regulación del caudal entrada provoca un desplazamiento irregular, razón por la cual no es recomendable.

(B) AJUSTE DEL CAUDAL DE ESCAPE Si se regula el caudal de escape el desplazamiento del cilindro es más suave, ya que lo único que hace es retener el aire en la cámara resistente. Es el sistema mas utilizado.

 

(C) AJUSTE DE LA PRESIÓN DE ESCAPE La reg regul ulac ación ión de pre presi sión ón de esca escape pe ori origin gina a un una a cont contrap rapres resión ión en la cámara resistente que provoca la disminución de velocidad. Para este tipo de regulación deben emplearse válvulas reguladoras de presión de tres vías. Si se desea aumentar la velocidad de desplazamiento de un cilindro hay que facilitar el escape de la cámara resistente. Para ello deben disminuirse al máximo las pérdidas de carga entre la cámara resistente del cilindro y la atmósfera. Por tanto, debe reducirse a un mínimo la longitud del conducto que comunica la cámara resistente a la atmósfera a través del distribuidor y evitar la caída de presión en él.

1.2.3.6. REGULADORES DE PRESI ÓN Los reguladores de presión tienen la tarea de mantener constante la presión de trabajo independientemente de las variaciones de presión de la red general. La presión de entrada debe ser siempre mayor que la presión de salida.

1.2.3.7. UNIDAD COMPRESORA Un compresor es una máquina capaz de elevar la presión del gas que mane ma neja ja,, est este e se log logra ra com compr prim imie iend ndo o el ai aire re de dis distitint ntas as ma maner neras as per pero o cumpliendo siempre con el principio primordial que es el de disminuir el volumen de las cámaras donde se encuentre alojado el gas en cuestión.

 

En la Industria la misión de los compresores es: (a) Generar el aire comprimido necesario para el funcionamiento de los instrumentos y herramientas. (b) Proveer de aire necesarios para la combustión en los motores (c) Recirculamiento de gases a un proceso o sistema (d) Originar condiciones aptas para que se provoque una reacción química deseada

1.2.4. CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC) 1.2.4.1. RESEÑA HISTÓRICA DEL PLC El desarrollo desarrollo e introd introducción ucción de los rel relés, és, hace mucho muchoss años, fue un paso gigant gig antesco esco h hacia acia lla a aut automa omatiz tizaci ación ón e incr incremen emento to de la p prod roducci ucción. ón. La aplicación de los relés hizo posible añadir una serie de lógica a la operación de las máquinas y de esa manera reducir la carga de trabajo en el operador, y en algunos casos eliminar la necesidad de operadores humanos. Por ejemplo, los relés hicieron posible establecer automáticamente una secuencia de operaciones, programar tiempos de retardo, conteo de eventos o simplemente un evento dependiente de otros. Loss rel Lo relés és co con n to todas das sus ven venta taja jas, s, titien enen en ta tamb mbié ién n na natu tural ralme ment nte e su suss desventajas, tienen sólo un período de vida; su naturaleza electromecánica dictamina, que después de un tiempo de uso serán inservibles, sus partes conduct cond uctores ores de corr corrien iente te pueden pueden en un mom moment ento o que quemars marse e o fun fundir dirse, se, desbaratando la lógica establecida y requiriendo su reemplazo.

 

Tal vez la inconveniencia más importante de la lógica con relés es su natura nat uralez leza a fifija ja..

La lógi lógica ca de un pane panell de relé reléss es esta establ bleci ecida da por lo loss

ingenieros de diseño, se implementa entonces colocando relés en el panel y se alambra como se prescribe. Mientras que la máquina dirigida por el panel de relés continua llevando a cabo los mismos pasos en la misma secuencia, todo está perfecto, pero cuando existe un rediseño en el producto o un cambio de producción en las operaciones operaci ones de esa máquina o en su secuenc secuencia, ia, la lógica del panel debe ser  re diseñada. diseñada. Si el cambio cambio es lo suf sufici icient entemen emente te grand grande, e, una opción opción más económica puede ser desechar el panel actual y construir uno nuevo. Este fue el problema encarado por los productores de automóviles a mediad med iados os de los los set setent enta. a. A lo la largo rgo d de e los a años ños se h habí abían an alt altame amente nte automatizado las operaciones de producción mediante el uso de los relés, cada vez que se necesitaba un cambio, se invertía en él una gran cantidad de trabaj trabajo, o, tiempo tiempo y materi material, al, sin ttoma omarr en cue cuenta nta lla a gran ccant antida idad d de tiempo de producción perdido. La computadora ya existía en esos tiempos y los fabricantes se dieron cuenta cuen ta de la clas clase e de control control que ell ellos os neces necesita itaban ban podría podría ser llev llevado ado a cabo con algo similar a la computadora. Las computadoras en sí mismas, no eran deseables para esta aplicación por un buen número de razones. La co comu muni nida dad d elect electrón rónic ica a esta estaba ba fr frent ente e a un gr gran an ret reto: o: dise diseñar ñar un artefacto artefa cto que, como una comput computadora, adora, pudiese efectuar el contro controll y pudies pudiese e fácilmente ser re programada, pero adecuado para el ambiente iindustrial. ndustrial. El

 

reto fue enfrentado enfrentado y alr alrededor ededor de 1969, se ent entregó regó el prim primer er control controlador  ador  progr pro gram amab able le en la lass pl plant antas as en ensam sambl blad adora orass de aut autom omóv óvililes es de De Detr troi oit, t, Estados Unidos.

1.2.4.2. FUNDAMENTOS DEL PLC De acue acuerd rdo o co con n la de deffinic inició ión n de la "N "Nem ema" a" (N (Nat atio iona nall El Elec ecttri rica call Manufa Man ufactu cturers rers Associat Association ion)) un cont control rolador ador progra programab mable le es: "Un aparat aparato o electrónico operado digitalmente, que usa una memoria programable para el alma almacen cenam amie ient nto o in inte tern rno o de ins instr truc ucci cion ones es para para imple impleme ment ntar ar fu func ncio ione ness específicas, tales como lógica, secuenciació específicas, secuenciación, n, registro registro y contro controll de tiempo tiempos, s, conteo y operaciones aritméticas para controlar, a través de módulos de entrada/salida digitales (ON/OFF) o analógicos (1 5 VDC, 4 20 mA, etc.), varios tipos de máquinas o procesos .”  El Controlador Lógico Programable es un Equipo electrónico digital constituido por microprocesadores memorias y dispositivos de interface, el cual puede ser programado para controlar de manera flexible y en tiempo real un proceso industrial o una máquina. Dentro de las características que definen el PLC se puede acotar que es un Equipo construido con dispositivos de estado sólido, el cual ocupa poco espacio y poca potencia, de fácil mantenimiento y el cual posee un tiempo reducido de localización y corrección de fallas por lo que se le atribuye una alta confiabilidad.

 

1.2.4.3. CLASIFICACIÓN DE PLC.  Clasificación de los PLC según Strut, L. (1998) Debi De bido do a la gran gran va vari ried edad ad de tipo tiposs dist distin into toss de PL PLC, C, tant tanto o en sus sus funciones, en su capacidad, en su aspecto físico y otros, es que es posible clasificar los distintos tipos en varias categorías.

(A) PLC tipo Nano: Generalmente Genera lmente PLC de tipo compacto (Fuente, (Fuente, CPU e I/O integrada integradas) s) que puede manejar un conjunto reducido de I/O, generalmente en un número inferi inferior or a 100 100.. Per Permit miten en man manejar ejar entrad entradas as y sal salida idass dig digita itales les y alg alguno unoss módulos especiales.

(B) PLC tipo Compactos:  Esto Es toss PLC titien enen en in inco corpo rpora rado do la Fu Fuen ente te de Al Alim iment entac ació ión, n, su CP CPU U y módulos de I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos ( alrededor de 500 I/O ) , su tamaño es supe superi rior or a los los Na Nano no PL PLC C y sopo soport rtan an un una a gr gran an vari varied edad ad de mó módu dulo loss especiales, tales como: 1. Entradas y salidas análogas 2. Módulos contadores rápidos 3.

Módulos de comunicaciones

4.

interfaces de operador 

 

5.

expansiones de i/o

(C) PLC tipo Modular: Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final, estos son: 1. Rack 2. Fuente de Alimentación 3. CPU 4. Módulos de I/O De estos tipos existen desde los denominados MicroPLC que soportan gran cantidad de I/O, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles de I/O.

1.2.4.4. ESTRUCTURA DEL PLC Dentro de la estructura del PLC se pueden analizar las distintas partes y módulos que conforman dicho autómata, dentro de las cuales se encuentran: 1.- Modulo de Entrada: Son los módulos a los cuales se conectan los elementos captadores de señales del proceso. 2.- Módulo de Salida: Son los módulos a los cuales se conectan los elementos actuadores del proceso. 

 

3.- Fuente: Es la encargada de convertir los niveles de voltaje de línea o del banco de baterías, a los niveles lógicos requeridos por los circuitos electrónicos que conforman el PLC. Los niveles de alimentación más utilizados son: 24 VAC, 120 VAC, 220 VAC y 24 VDC. 4.4.- Micro Micropro proces cesad ador: or: Es la enc encar argad gada a de co coma mand ndar ar y go gober bernar nar la lass actividades del sistema, ya que esta unidad constituye el cerebro del PLC. El CPU está compuesto por los siguientes elementos: •

• •

Unidad Aritmética Lógica Unidad de Control Memoria Principal

5.- Programa de Control: Se trata del programa donde se almacena la información y los programas que procesa el PLC, permitiéndole al usuario realizar modificaciones en estos con mucha facilidad. Está conformada por  varios tipos de memorias. 6.- Interfaz: Son módulos que se encargan de traducir el lenguaje de un disp dispos osititiv ivo o inte intelilige gent nte e y ad adap apta tarl rlo o al leng lengua uaje je del del PLC, PLC, pa para ra qu que e se establezca una comunicación eficiente. 7.- Memoria ROM: Memoria de sólo lectura. En estas memorias se puede leer leer su cont conten enid ido, o, pe pero ro no se pued puede e es escr criibir bir en ell ellas as;; los los da dato toss e in inst stru rucc ccio iones nes lo loss gr graba aba el fa fabr bric icant ante e y el us usuar uario io no pu puede ede alte alterar rar su contenido. Aquí la información se mantiene ante la falta de corriente.  

 

8.- Memoria RAM: Memoria de acceso aleatorio o memoria de lecturaescritura. En este tipo de memorias se puede realizar los procesos de lectura y escritura por procedimiento eléctrico, pero su información desaparece al faltarle la corriente. 9.9.- Prog Program rama a Fa Fabri brica cant nte: e: Ll Llam amad ado o ta tamb mbié ién n pr progr ogram ama a de dell si sist stem ema a o Firmware. Es un programa fijo generalmente en memoria ROM y en algunos PLC se utiliza memoria EPROM. Medi Me diant ante e el si sigu guie ient nte e Di Diagr agram ama a se puede pueden n det detal allar lar lo loss com compo ponen nente tess anteriormente definidos:

FUENTE

M O Captador  D es o U Sensore L s de O Campo S

+

Vin

-

M O D U L O S

ROM

PROGRAMA FABRICANTE

TIE

D E E N T R A

SIST RESP

RAM

TIS

D E S A L ID A

PROGRAMA DE CONTROL

MICROPROCESADOR

D A

+

Vout -

x x

INTERFAZ PC

PLC

Figura 1: Estructura de un PLC. Fuente: Khouri (2008)

RTU

 

1.2.4.5. 1.2.4. 5. APLIC APLICACION ACIONES ES DEL PLC El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier  tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, así como también la modificación o alteración de los mismos, hace que su eficaci eficacia a se apre aprecie cie fun fundam dament entalm alment ente e en procesos procesos en que se pro produce ducen n necesidades tales como: 1.- Espacio reducido 2.- Procesos de Producción Periódicamente cambiantes. 3.- Procesos Secuenciales. 4.- Maniobra de Máquinas 5.- Señalización de control

 

1.2.4.6. CICLO BÁSICO DE TRABAJO Al encender el procesador, este efectúa un auto chequeo de encendido e inhabilita las salidas. Lee e ell estado de las e entradas ntradas y las almacena en una zona especial de memoria llamada tabla de imagen de entradas y en base a su programa programa de contr control, ol, el PLC mod modifi ifica ca una zona espec especial ial de memoria memoria llamada tabla de imagen de ssalida. alida.

El procesador actualiza el estado de de las

salida sal idass "copian "copiando" do" hacia hacia los mó módul dulos os de salida salida el est estado ado de lla a tabl tabla a de imagen de salidas salidas (estas con controlan trolan el est estado ado de los módulo móduloss de salida del PLC, relay, triacs, etc.). Mediante el siguiente diagrama se puede d denotar enotar el ciclo de funcionamiento de un PLC:

CICLO DE UN P.L.C. 2. Imagen de Entradas 1. Consulta Interfaces de entrada

7. Actualización de Salidas

6. Imagen de salidas

Figura 2: Ciclo de un PLC. Fuente: Khouri (2008)

3. Consulta programa de usuario

4. Chequeo y Diagnóstico

5. Escritura en la memoria de datos

 

1.2.4.7. ARQUITECTURA INTERNA DEL PLC El Controlador Lógico Programable puede dividirse en dos componentes esencia esen ciales les:: Aqu Aquell ellos os pro propio pioss del PLC (Har (Hardwa dware re y Softwa Software) re) y aquell aquellos os externo rnos al PLC com omo o lo so son n los actua uad dot ote es, se sen nso sorres y equi equip po programador. Básicamente al PlC lo integran 3 componentes combinando Hardware y Software como lo son: La unidad central de proceso, módulos de entrada y de salida y un dispositivo de programación o Terminal. La Unidad Central de Proceso: Este bloque es el módulo principal, ya que tiene que realizar la gestión de ordenar y organizar la comunicación entre las distintas partes que conforman al PLC. Mediante la siguiente tabla se puede ver la interacción existente entre el procesador y otros componentes, así

 

como

también

el

flujo

de

datos

a

través

de

los

módulos:

Figura 3: Unidad Central de Proceso. Fuente: Khouri (2008) Este procesador contiene contiene y ejecut ejecuta a el programa del usuario, usuario, que consist consiste e en una serie de instrucciones que representa el proceso de control lógico que debe ejecutarse. Para poder hacer este trabajo, la unidad central de proceso debe almacenar las condiciones de entrada y salida más recientes.

 

1.2.4.8. PROGRAMACIÓN EN DIAGR DIAGRAMA AMA ESCALERA: Antes de entrar en lo que sería la programación en diagrama de escalera o diagrama de contactos, se debe definir los lenguajes de programación. Éstos se determinan de acuerdo a la electrónica de la Unidad Central De Proceso, y sirven para indicarle al PLC una instrucción específica para el cumplimiento de un tarea específica. Existen diversos tipos de lenguajes de programación tales como el Listado de In Inst struc ruccio ciones nes,, Di Diagr agram ama a de Fu Funci ncion ones es y Diag Diagram rama a de Co Cont ntact actos os o Diagrama de Escalera. El nombre de Diagrama de Escalera proviene de su semejanza con el diagr diagram ama a del del mism mismo o no nomb mbre re que que se ut utililiz iza a pa para ra la docum document entaci ación ón de circuitos eléctricos de máquinas. Cabe mencionar que en estos diagramas la línea vertical a la izquierda representa un conductor con tensión, y la línea vertical a la derecha representa tierra. A co cont ntin inua uaci ción ón se rep repres resent entan an do doss ta tabl blas, as, la pr prim imera era ililust ustran rando do el diagrama de escalera y el siguiente ilustrando las instrucciones básicas en la programación en diagrama de contactos o escalera:

 

Figura 4: Diagrama en Escalera. Fuente: yoreparo.com (2008). Tabla 2 Instrucciones básicas en la programación en diagrama escalera. Denominació

Símbolo

n Contacto N. A. Contacto N. C. Respuesta inmediata Respuesta memorizada Respuesta memorizada

--] [---]/[---(=)---(S)---(R)--

CCoonntataddoorrDAesscceennddeenntete Temporizador

--(CD U)---(T)--

Fuente: yoreparo.com (2008). 2. DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA El proceso de fabricación de bloques de cemento, específicamente los bloques de (40x20x10) (40x20x10) cm. Es de gran importanci importancia a en la ciudad ya que este cuenta con una gran demanda, esta demanda esta en su mayoría constituida

 

por el crecimiento de la población y con esta el crecimiento de la necesidad de viviendas viviendas y la gran canti cantidad dad de compañí compañías as constructoras quienes utiliz utilizan an estos bloques para otros fines como lo son los muros, galpones, entre otros. A trav través és de la ob obse serv rvac ació ión n de dell proc proces eso o se logr logró ó cons consta tata tarr qu que e se presentan ciertas dificultades como lo son: la selección de los materiales, las cantidades en las que dichos materiales se presentaran en la mezcla, el proceso de elaboración de la mezcla, el prensado de la mezcla para elaborar  el bloque y el riego del bloque por el tiempo pertinente posterior a su prensado. Como toda actividad manual, están sujetas al incumplimiento de normas y estándares, a la necesidad de la mano de obra a lo largo de todo el proceso y a una baja producción. Un trabajador común es capaz de elaborar alrededor de 400 bloques al día siendo esta una cantidad insuficiente con respecto a la demanda en aumento. Aunado a ello, en ocasiones no se cumplen con las expectativas o necesidades del consumidor, no solo en medios de cantidad sino de calidad, son muchos los bloques que deben ser desechados desechados porque no cumplen con las características necesarias para su uso o que simplemente no toleran el simple proceso de transportación desde el lugar de fabricación al sitio de construcción. Estilo Est iloss sim simila ilares res al tip tipo o de autom automati atizaci zación ón propue propuesto sto es un hech hecho o en algunos países del mundo, este avance en la tecnología y su importancia se aprecia al observar el efecto de su implementación sobre estos países.

 

3.- OBJETIVOS DEL TRABAJO 3.1- OBJETIVO GENERAL

Desarrollar la automatización el proceso del mezclado y prensado del cemento para la elaboración de bloques.

3.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analizar el proceso del sistema de control de la fabricación de bloques, las tecnologías electroneumática y los controladores lógicos programables.   Diseña ñarr el sof ofttwar are e y el sist ste ema mecánico nec ece esari rio o par ara a la automatización del proceso del mezclado y prensado.  Programar el software para la automatización del mezclado y prensado.  Construir el tablero de control para la simulación del mezclado, prensado del cemento y transporte del producto final.   In Inte tegra grarr el ha hard rdwar ware e y el sof softw twar are e para para la de demo most strac ració ión n del cor correc recto to funcionamiento por medio de pruebas.

4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN: Con Co n el paso paso de dell titiem empo po so son n cad cada a vez má máss impr impres esci cind ndibl ibles es nue nueva vass tecnologías para optimizar y hacer posible el satisfacer las necesidades y comodidades que el hombre demanda, dentro de un ambiente seguro y confiable.

 

Las fábricas de bloques de cemento que operan en esta ciudad, laboran de la misma manera desde hace décadas, los procesos de fabricación son completamente manuales, no cuentan con ningún tipo de automatización, haciendo el proceso de fabricación de bloques lento, trabajoso e impreciso. Con el desarrollo de un sistema automatizado para la mezcla y el prensado de los bloques de cemento, se apunta a un proceso 100% automático, co conf nfia iabl ble, e, econó económi mico co y prác práctitico co,, que ayu ayuda da a res resol olve verr un pr probl oblem ema a de desarrollo tecnológico en la ciudad, obteniendo como resultado un producto que cumpla con las normas y estandarizaciones pertinentes, beneficiando a la sociedad al brindarle un producto con la calidad necesaria, debida e inexistente en la actualidad. Es una investigación que busca fomentar la investigación y el desarrollo en el país, y que por medio del análisis del comportamiento de dos variables, se logra comprender comprender en mayor medid medida a el comportam comportamiento iento y relación entr entre e un autómata y la electroneumática, para concebir un producto que sea de vital importancia para la sociedad.

5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La pres presen entte inv nves esti tiga gaci ció ón se llevó levó a ca cabo bo de dent ntro ro de dell ár área ea de la automatización industrial. Se realizó dentro del período académico mayo 2008 – diciembre 2008.

 

FASE II

DESARROLLO

Dentro de esta fase se define el tipo de la investigación, así como también los métodos que se emplearán para la recolección de datos, la metodología que se utilizará y se diseñará un cuadro que ilustre las actividades que se realizarán durante cada objetivo específico y la fase de la metodología que representa.

1.- METODOS Y TECNICAS. A continuación continuación se defin define e el tipo de invest investigació igación n apoyad apoyado o en las palabr palabras as de diversos autores y se define el método que se utilizará para la recolección de información.

1.1- TIPO DE INVESTIGACION La investigación se define como una investigación descriptiva, ya que como com o ale alega ga Chá Chávez vez (199 (1991), 1), las inv invest estiga igacio ciones nes descrip descriptiv tivas as son “Todas “Todas aquellas que se orientan a recolectar informaciones relacionadas con el estado real de las personas, objetos, situaciones o fenómenos, tal

 

como se presentaron en el momento de su recolección. Describe lo que se mide sin realizar inferencias, ni verificar hipótesis.” En relación relación a lo establecid establecido o por Sabino (197 (1978, 8, p.60) fue apli aplicada cada ya que “la investigación Aplicada persigue fines de aplicación directos e inmediatos.” La inve invest stig igac ació ión n pret preten ende de alca alcanz nzar ar un pr prod oduc ucto to qu que e cump cumpla la con con las las normalizaciones y estándares pertinentes, por lo que se persigue un fin de aplicación inmediato. De acuerdo a lo señalado por Rísquez de Morales (1999, p.41) se trata de una investigación de campo ya que “en ella el investigador se basa en métodos que permiten recoger datos de forma directa de la realidad donde se presentan, en el sitio del acontecimiento”. La recolección de datos en el lugar donde se presenta un fenómeno permite obtener un conocimiento mas específico y acertado sobre la realidad a estudiar.

1.2.-TECNICAS E INSTRUMENTO DE RECOLECCION DE INFORMACION. Según lo establecido por Sabino (1992, p.146) “la observación puede definirse como el uso sistemático de nuestros sentidos en la búsqueda de los datos que se necesitan para resolver un problema de investigación”. Percibir  acti activa vame ment nte e la re real alid idad ad qu que e no noss ro rode dea a en un mo mome ment nto o espec específ ífic ico, o, nos nos permite recolectar ciertos conocimientos que servirán para abarcar y cumplir  los objetivos de la investigación. Por lo mencionado anteriormente, se hará uso de la observación científica para recolectar de manera sistemática la in info form rmac ació ión n ne nece cesar saria ia pa para ra ent enten ender der la rea realilida dad d y dif dific icult ultad ades es en lo loss

 

procesos de producción de bloques, para así lograr una automatización eficiente del mezclado y prensado del cemento.

2.- METODOLOGIA. La metodología usada en la investigación es la expuesta por Angulo (1999) y consta de nueve fases las cuales servirán de referencia para el diseño y desarrollo del prototipo. A continuación se definen las 9 fases:

FASE 1.- DEFINICION DE LAS ESPECIFICACIONES.

En esta fase se define con la mayor precisión posible el funcionamiento del sistema de control automatizado a desarrollar, para esto, solo deben establecerse los estímulos o parámetros de entrada y de salida sin detenerse a explicar las razones específicamente el qué.

FASE 2.- ESQUEMA GENERAL DE HARDWARE. En esta fase se desarrolla en forma de bloques funcionales todas las etapas del sistema interconectadas entre si de forma lógica. Se asume como bloqu bloques es fu funci ncion onal ales, es, ca cada da una una de las pa part rtes es el elem emen enta tale less de dell si sist stem ema a encargado de hacer un único trabajo en particular.

 

FASE 3.- ORDINOGRAMA GENERAL. Aquí se establece establece el diagrama de flujo que se estima será el que regirá el funcionamiento del circuito. El propósito de este diagrama es el de servir  como base para el desarrollo del software, el cual esta sujeto a modificación. Este se realiza en forma general pero que esto ilustre el funcionamiento del sistema y de cada una de las variables que conforman el mismo.

FASE 4.- ADAPTACION ENTRE EL HARDWARE Y EL SOFTWARE. Una vez establecida la forma del hardware y del software se establecen diferentes mecanismos para la comunicación entre ambos, garantizando que la información entra y sale en forma correcta.

FASE FA SE 5. 5.-- ORDI ORDINO NOG GRA RAM MAS MODU MODUL LARES ARES Y CO CODI DIFI FICA CACI CIO ON DE PROGRAMAS. En esta etapa, cada uno de los diferentes bloques generales del diagrama de flujo se codifica individualmente, asegurándose que cada parte realiza el trabajo en forma eficiente y segura. Esto se hace codificando el programa directamente en el lenguaje seleccionado para tal fin.

FASE 6.- IMPLEMENTACION DEL HARDWARE. En esta fase es necesario materializar el circuito. Para ello de deben estudiar las hojas del fabricante de los diferentes circuitos a utilizar. Debe

 

tenerse especial cuidado con las corrientes de consumo y las que pueden entregar cada una de las salidas, con el fin de no sobrecargar cada una de las partes. Así mismo, se debe prever el uso de todos y cada uno de los pines, para no dejar ninguno desconectado.

FASE 7.- DEPURACION DEL SOFTWARE. En esta, el programa se prueba y se depura hasta que su funcionami funcionamiento ento sea el adecuado. Es imperativo probar todas y cada una de las diferentes bifurcaciones del programa, incluso, se debe determinar su funcionamiento bajo condiciones externas. Cabe Ca be dest destac acar ar que que se tien tiene e que que ha hace cerr pr prue ueba ba del del soft softwa ware re en su interacción con el servidor Web, para percatarse de que realmente el control de los elementos se pueda realizar desde la red, facilitando el acceso a la vivienda sin imposición de fronteras, ni horarios.

FASE 8.- INTEGRACION DEL HARDWARE CON EL SOFTWARE. Finalmente se prueba la interacción entre ambas partes, confirmando que la totalidad del sistema interactivo de manera correcta y eficiente.

FASE 9.- CONSTRUCCION DEL PROTOTIPO DEFINITIVO Y PRUEBAS FINALES. Si es necesario implantar todo el sistema, a nivel de hardware debe materializarse con una placa de baquelita o fibra de vidrio, junto con la

 

maqueta a la escala del hogar, el sistema en general, en el cual el programa debe establecer compilado y debe probarse nuevamente la funcionalidad total de este.

3.- ACTIVIDADES. A continuación, de acuerdo a los objetivos específicos, se presentaran las actividades activi dades para cumplir cada uno de los mismos, los recursos usados usados en la misma y la fase que representan.

Objetivos Específicos Analizar el proceso del sistema de control de la fa fabr bric icaci ación ón de bloques, las tecnologías electroneumáti cas y los controladores lógicos programables.

Fase Definición de las especificaciones .

Diseñar el sofftware y el so sistema mecánico necesario necesar io para la automatización del proceso de mezclado y prensado.

Ordinograma general.

Esquema general de hardware.

Adaptación entre el hardware y el software.

Actividades - Es Estu tudi dio o de los los sistemas automatizados existentes para la fabricación de bloques. - Es Estu tudi dio o de las las tecnologías electroneumatica s existentes. - Es Estu tudi dio o de los los controladores lógicos programables.

Recursos - Toma de notas. -Documentos informativos, entrevistas y visitas a empresas de los sistemas automatizados para la fabr fabric icac ació ión n de bloques. Documentos informativos, inform ativos, libros sobre los sistemas electroneumaticos y los PLC.

- Definición de los criterios de prioridades de las funciones a controlar. - Selección del PLC a utilizar. Diseño el software que controlara el

Computador   personal - Papel - Lapiz - Softwares de diseño con procesadores graficos. -

 

sistema de acue acuerd rdo o con con las las especificaciones del mismo.

- Compra de los materiales necesarios. - Construccion del sistema mecanico Implementación - Elaboración del programa del hardware. comen com enzan zando do po por  r  orden del Depuración del el proceso y software. terminando por la programación program ación del algoritmo. Realizar   pruebas al software para verificar su correcto funcionamiento. Integrar  In Inte tegra graci ción ón de dell - In Inte tegra graci ción ón del del las partes hardware con el PL PLC C al sist sistem ema a previamente de fabricación de software. diseñadas. bloques diseñado. - Conexión de los puertos de entradas y salidas a los los dife difere rent ntes es sensores, motores, cilindros y compuertas del sistema de fabricación de bloques. Construir el sistema mecánico y pr pro ogram ramar el soft softwa ware re pa para ra la automatización del proceso de mezclado y prensado

Ordinogramas modulares y codificación de Programas.

Computador   personal. Materiales y compone com ponente ntess para la construccion del prototipo. - Tomas electricas. - Compresor de aire. - Herramientas

Espacio de trabajo - Herramientas - Tomas electricas

 

Demostrar  mediante pruebas el correcto funcionamiento

Construcción del prototipo definitivo y pruebas Finales.

del parasistema su posterior  depuración.

Cuadro 1: Cuadro de Actividades Fuente: Los Autores (2008)

- Pe Perf rfecc eccio ionar nar el sist ste ema pr pre evio hast ha sta a llev llevar arllo a un estado de trabajo óptimo. -pruebas M ediantele lograr correcto funcionamiento del sistema automatizado para pa ra demo demost stra rar  r  la correcta integración de las partes.

- Tomas eléctricas - Cemento - Arena - Granzón molido - Herramientas

 

FASE III CULMINACIÓN A continuación se presenta de forma detallada el desarrollo de cada una de la lass ac actitivi vidad dades es qu que e se rea realilizar zaron on duran durante te la in inves vestitigac gació ión n pa para ra el cumpliendo de todos los objetivos especificados de cada fase.

1.-ANALISIS DE LAS ACTIVIDADES FASE I.- DEFINICION DE LAS ESPECIFICACIONES. - DESARROLLO DEL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO. En esta esta acti activi vida dad, d, se fue fue estu estudi dian ando do me medi dian ante te toma toma de no nota tass la descripción del proceso que encierra el sistema de control automatizado. En el mismo mismo orden de ideas ideas,, se fue determinand determinando o los tipos de pa parámetro rámetross o estí estímu mulo loss

de ent entra rada da y de sal salid ida a con con los los que que se enc encon ontr trar aría ían n en la

automatización; pasos y consecución de procesos que se enlazan entre sí, y especificaciones técnicas de la misma.

35

 

-R -REC ECOL OLEC ECCI CIÓN ÓN DE CAREN CARENCI CIAS AS DE LOS LOS SIST SISTEM EMAS AS AC ACTU TUAL ALES ES DE AUTOMATIZACIÓN DEL MEZCLADO Y PRENSADO DEL CEMENTO. Para esta recolección recolección se revisaron revisaron trabaj trabajos os de investiga investigación, ción, se hicieron hicieron entrevi ent revista stass a pers personas onas rela relacio cionada nadass con el tem tema, a, visit visitas as a blo bloquer queras as que sirvieron de soporte para la análisis de las carencias y posibles mejoras que se le pu pued eden en agre agrega garr al sist sistem ema a pa para ra logr lograr ar el sist sistem ema a au auto toma matitiza zado do del del mezclado y prensado del cemento. La ventaja de tener este conocimiento de las fuentes antes mencionadas, es que se puede sentar una buena base del tipo de variables con las que se pueden trabajar.

FASE II.- ESQUEMA GENERAL DE HARDWARE. -SELECCIÓ -SELEC CIÓN N DEL UTILIZAR.

CONTRO CONTROLAD LADOR OR LOGI LOGICO CO PROGR PROGRAMA AMABLE BLE A

En esta actividad, se consulto a personas que han utilizado este tipo de equipos, los diferentes tipos de controladores lógico programables que hay en el me merc rcad ado, o, su suss pr pres esta taci cion ones es,, si su sof softw tware are de pr progr ogram amac ación ión es amigable, precio unitario, disponibilidad y las diferentes aplicaciones más comunes de cada uno. Luego de haber terminado, se procedió a hacer la selección en donde se escogió el Koyo DL-06 DR. Se había trabajado anteriormente con otro equipo de otra otra ma marc rca, a, pe pero ro de igu gual al forma orma se de dessar arro rolllan lan en cuan cuantto a su suss prestaciones, software de programación y simuladores de prueba.

 

Figura 1.- Esquema General del Software. Fuente: Los autores (2008).

FASE III.- ORDINOGRAMA GENERAL. - PRIORIDADES DE LAS FUNCIONES A CONTROLAR. Por definición de prioridades se refiere a qué tipo de funciones son más importantes a controlar respecto a las otras. Esta actividad se investigó a través de los trabajos de investigación y por medio de las entrevistas donde se pudo determinar cuáles son las actividades con mayor ventaja y las más adecu ade cuad adas as par para a el co corre rrect cto o des desarr arrol ollo lo de dell equip equipo, o, descu descubr brien iendo do qu que e la premi pre misa sa de este este titipo po de au auto toma matitiza zaci ción ón es lo logra grarr los pr proce ocesos sos lo ma mass sistematizados ya que le genera mayor calidad al producto cumpliendo con sus normas y estándares y mayor disponibilidad de producto a la hora de adquirirlo por parte del usuario.

 

Figura 2. Ordinograma general Fuente: Los autores (2008).

 

FASE IV.- ADAPTACIÓN ENTRE EL HARDWARE Y EL SOFTWARE. -DISEÑO CONEXIONES.

DEL

PROTOTIPO

MEDIANTE

DIAGRAMA

DE

El diagrama de conexiones del hardware lo que facilita es tener la noción de cómo se irá a disponer la lógica de control del software, debido a que la programación está estrechamente relacionada a las acciones que realizara cada dispositivo como la apertura o cierre de válvulas de las tolvas para la dosificación de materiales a la mezcladora, a este también se le agregaron la lass entr entrad adas as de lo loss se sens nsore oress co corre rrespo spond ndie ient nte e pa para ra el

cont co ntro roll de las

variables. Para lograr lo antes mencion mencionado ado se usaron los comandos pertinent pertinentes es a la programación en ladder como comandos de enclavamiento, contactores normalmente normal mente abier abiertos tos y cerrados, que permit permiten en el desarrollo efect efectivo ivo de las fases del programa.

FASE V. FASE V.-- OR ORDI DINO NOGR GRAM AMAS AS MODU MODULA LARE RES S Y CO CODI DIFI FICA CACI CION ON DE PROGRAMAS. -DESARROLLO DE LAS APLICACIONES PARA RELACIONADAS CON LA AUTOMATIZACION PROCESO.

EL

PLC

Para el diseño del programa se comienza con la declaración de las variables de entrada y de salida para luego pasar a la configuración de temporizadores tempor izadores que es la duración del tiempo de cada proceso. Después de

 

terminar esta tarea, comienza el ciclo principal en donde se monitorea el nivel de las tolvas y así dar inicio al proceso de mezclado y prensado posteriormente. El programa que se está ejecutando hace un escaneo continuo de todos los procesos, los niveles de tanques y tolvas debido a que si alguno de los pro procedi cedimie miento ntoss ant anteri eriores ores falla, falla, hay mec mecani anismo smoss com como o ala alarma rmass que avisan al operador que ocurrió un evento y debe solucionarlo, cuando se cumplen todas las condiciones de alto nivel se descarga material y se hace la apert ape rtur ura a de la lass com compu puert ertas as de sa salilida da de ca cada da to tolv lva. a. Co Cont ntin inua uando ndo,, se encuentra el ciclo de llenado de la mezcladora es allí donde cae todo el material dosificado, cuando todo el material llene la capacidad dispuesta para la mezcladora, hay una alarma de alto nivel que indica que ya está lista para comenzar el proceso de mezclado. Posteriormente al proceso de mezclado se abre una compuerta que da salida a la mezcla del concreto y cae en los moldes, para luego ser  prensado, a continuación se desmoldan los bloques y son colocados en bandejas que permiten el despacho del producto. Todos estos pasos tienen sus homólogos en la programación, con nombres específicos asignado por  los autores y están debidamente tabulados en tablas.

 

Figura 5: Ordinograma general Fuente: Los autores (2008).

FASE VI.- IMPLEMENTACION DEL HARDWARE.

- CON CONEXI EXIÓNE ÓNES CON CONTRO TROLAD OR LOG LOGICO ICO PRO PROGRA GRAMAB MABLE LE Y PERIFERICOS ENSELDEL TABLERO DELADOR SIMULACION. Para materializar la simulación se realizo un tablero de control bajo las normas pertinentes el cual realizará el control del proceso, se buscó la hoja de datos del controlador lógico programable DL06-DR para ver la localización de cada una de las entradas y salidas, las alimentaciones, y su aterramiento. Luego se procedió a adosar el controlador lógico programable a la bandeja

 

doble fondo y así realizar la conexión de los cables debidamente peinados y ubicados en las canaletas porta cables, revisando la correcta alimentación de voltaje del mismo para no sobrecargarlo, para ello fue destinado el uso del wire block que es un distribuidor de alimentación . Seguidamente, se conectaron cada uno de los cables que relaciona a cada ca da proc proces eso o y fue uero ron n ac aco oplad plados os a los led eds, s,

de sa salilida da o entra ntrada da

respectivamente, finalmente se visualiza a través del juego de luces todo el proceso con los tiempos respectivos de duración.

FASE VII.- DEPURACION DEL SOFTWARE. - PRUEBA DEL FUNCIONAMIENTO DEL SOFTWARE EN EL SIMULADOR. Para realizar la prueba del programa se utilizó el mismo software de programación ladder el DSLAUNCH5, a medida que va transcurriendo el programa se va visualizando el cumplimiento de cada proceso y su período de duración.

FASE VIII.- INTEGRACION DEL HARDWARE CON EL SOFTWARE.

- GRABADO Y PRUEBA DEL PROGRAMA EN EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE.

 

En esta actividad se usó el software para la programación, luego se procedió a grabar el programa en el plc, se hace click en la carpeta donde se encuentra el archivo del programa y luego enviar al PLC, luego de haber  culminado este paso se procedió a colocar el plc con todos los cables y luces acoplados. Para comprobar la correcta integración integración entre el software y el hardware se fu fuer eron on ac actitiva vand ndo o la lass di dive versa rsass acci accion ones es qu que e el sist sistem ema a de debí bía a rea realilizar zar,, revisando que cada una de las mismas se cumpliera de manera adecuada.

FASE IX.- CONSTRUCCION DEL PROTOTIPO DEFINITIVO Y PRUEBAS FINALES. -

CONSTRUCCIÓN DEL TABLERO DE CONTROL.

La construcción del prototipo se realizó mediante el uso de un tablero de control en donde se plasmó el todo el desarrollo de los procedimientos que encierra la automatización, en el mismo se encuentran las entradas y salidas de todas las señales del sistema debidamente identificadas. Estas señales se dirigen hacia el tablero, en donde están los elementos finales de control y en donde se verifica de cada una de las funciones del proces pro ceso o de dell mezcl mezclad ado o y pre prens nsado ado de dell cement cemento o par para a la elab elabor oraci ación ón de bloques.

 

-

REALIZACIÓN DE SIMULACIONES EN EL TABLERO.

Para finalizar, se realizó la prueba de cada una de las instrucciones en el sistema de programación, de igual forma con la parte electrónica montada en el tablero. Se fue chequeando que se activaran correctamente cada uno de los elementos, si estaba leyendo bien las señales de entrada del sistema, y la desac des actitiva vació ción n de ca cada da un uno o de lo loss mism mismos os de acuer acuerdo do a lo loss est estím ímul ulos os provenientes del programa ladder.

2.- CONCLUSIONES.

La presente investigación proporcionó los resultados esperados, debido al cumplimiento de cada uno de los objetivos planteados, logrando la ejecución de actividades que dieron respuestas a la situación presentada, obteniendo una excelente mejora en el funcionamiento de los procesos estudiados. El análisis anális is de la situació situación n actual, fue lo que impulso la creación de este trabajo trabajo de investigación para dar beneficios favorables tanto para el usuario que obtiene un producto de excelencia, como para el empresario ya que genera mayo ma yorr ga gana nanc nciia en men enor or tiemp iempo, o, y su suss pr prod oduc ucttos so son n de ca calilida dad d garantizada, por las normas y estándares para lo cual fue programado. Con esas premisas se obtuvieron las prioridades de ciertos procesos sobre otros,

 

de esta manera se pudieron determinar los requerimientos necesarios para el nuevo sistema automatizado. Para determinar los elementos y los procesos que sobrellevó toda la autom aut omat atiz izaci ación ón de dell sist sistem ema a de con contr trol ol se hizo hizo un an análi álisi siss pro profu fund ndo o de dell accionamiento y de las variables de entrada y salida, estudiar a fondo los actuadores electroneumáticos, y conocer el dominio y los detalles mínimos que enc encierr ierra a la fab fabrica ricació ción n de bloques bloques y mat materia eriass para la cons constru trucci cción, ón, aunado a ello, las prestaciones del controlador lógico programable y las capacidades del sistema para llevar una correcta coherencia. De acuerdo a los requerimientos obtenidos se logró diseñar un software co con n la lass pres presta taci cion ones es ne neces cesar aria iass par para a con contr trol olar ar de ma mane nera ra co conj njunt unta a al hardware el mezclado y el prensado del cemento para la elaboración de los bloques, basándose en las visitas realizadas en las bloqueras, entrevistas y entre otras, toda la información recabada ayudo a la fabricación del tablero de control, que permitió de manera exitosa comprender y conocer a través de un juego de luces su marcha y asi ver como paulatinamente van ocurriendo los procesos del sistema. Porr lo an Po ante teri riorm orment ente e expu expuest esto o se pu pued ede e da darr fe del del cum cumpl plim imie ient nto o de dell objetivo general de la presente investigación, debido a que el desarrollo de la automatización del proceso de mezclado y prensado del cemento para la elabo elaborac ració ión n de bloqu bloques es se re reali alizó zó exit exitos osam amen ente te,, con const stitituy uyen endo do un una a propuesta de mejora total de los actuales procesos de fabricación de bloques vistos anteriormente en el mercado.

 

3.- RECOMENDACIONES. La automatización del proceso de mezclado y prensado del cemento para la ela elabor boració ación n de blo bloque quess pre present senta a cara caracte cterís rístic ticas as muy sig signif nificat icativa ivass en cuanto a efectividad e innovación, al ser optimo en cuanto al cumplimiento de normas y estándares de calidad, y a la mayor producción diaria, por lo cual dentro de las recomendaciones que se sugieren las siguientes: - Verificar la alimentación correcta del sistema. - Estar aten atentos tos al correcto funci funcionamie onamiento nto del proceso, y a las advertenci advertencias as de llenado de las tolvas. -

Luego Luego de dell prensa prensado do y des desmol molde de de llos os bl bloqu oques, es, ttener ener llos os eq equip uipos os e

implementos necesarios para el traslado de los mismos, ya que justo luego del desmolde los bloques son muy frágiles. - Seleccionar Seleccionar el esp espacio acio indi indicado cado y adecua adecuado do en cuanto a dim dimensiones ensiones y buen estado del lugar, que permita un gran número de bloques para su correcto curado y fraguado.

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