Trabajo Final de Automatización

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

  CURSO: Tecnología y Automatización Industrial

SECCIÓN: WC1A

TEMA DE INVESTIGACIÓN: “Proyecto de automatización para aumentar la eficiencia en el proceso de pintado de balones de gas en la empresa SOLGAS”

INTEGRANTES:  Araujo Paredes, Juan Juan Carlos

u20152601 u201526015 5

Neira Vásquez, Fernando Estiph

u20181475 u201814755 5

Sipion Rivera Alejandra

u201417920

Vega Levano, Edson

u201401013

Villalobos Alvarado, Javier

u201811912

PROFESOR: Luis Antonio Minaya Gonzales

30 de septiembre del 2021 1

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

RESUMEN El presente trabajo tiene como meta la implementación de un sistema de automatización dentro de la empresa Solgas, dedicada a la distribución de energía limpia a todo el Perú. La organización cuenta con diversas plantas donde pintan, envasan y brindan mantenimiento a las diversas presentaciones de balones para gas licuado. En es ese e se sent ntid ido, o, se de desa sarr rrol olló ló un una a inve invest stig igac ació ión n de deta tallllad ada a de todo todos s los los proces pro cesos, os, dia diagra gramas mas de flu flujo, jo, DOP DOP,, ind indica icador dores es de pro produc ducció ción n y de demás más actividades propias de la organización, con el objetivo de identificar las posibles mejoras dentro del proceso de pintado. Se desarrolla una propuesta para automatizar el proceso de pintado, mediante la implementación de una cabina automatizada con PLC.

Con esta implementación se busca reducir las horas de trabajo, mermas de insumos y gastos administrativos.

Palabras Clave: Productividad, optimización, automatización

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TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

CONTENIDO CAPITULO I: MARCO TEÓRICO................................................................................................4 1.1. Fundament Fundamento o Teórico... Teórico.......... .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............. ............................4 ......................4 1.2. Objetivos.. Objetivos......... .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............. ........................... ............................ ....... 5 CAPITULO II: DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA.......................................................................5 2.1. La Empresa......................................................................................................................5 2.2. Información General de la Empresa..............................................................................6 CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO ACTUAL...................................7 3.1. Descripción del Proceso.................................................................................................7 3.2. Diagramas de Flujo.........................................................................................................8 3.3. Diagrama de Operaciones del Proceso de pintado...........................................................9 3.4. Diagrama de Análisis del Proceso de pintado..................................................................10 3.5. Gantt del Plan de Automatización........................................................................................11 3.6. Indicadores actuales de producción....................................................................................11 CAPITULO IV: DISEÑO DEL PROCESO ACTUAL ACTUAL Y PROPUESTA....................................12 PROPUESTA.................................... 12 4.1. Diseño actual.................................................................................................................12 4.2. Descripción detallada del proceso propuesto..................................................................13 4.3. Planos CAD de la situación propuesta elegida.................................................................16 4.4. Diagramas de flujo del proceso propuesto........................................................................18 4.5. Diagrama de Operaciones del proceso propuesto..........................................................18 4.6. Diagrama de análisis del proceso propuesto....................................................................19 4.7. Descripción detallada de los materiales a emplear (sensores, pre-actuadores, actuadores, motores, PLC, etc).....................................................................................................19 4.8. Diseño del circuito electroneumático del proceso..........................................................26 4.9. Programación en lenguaje ladder del proceso (comentario cada uno de los segmentos empleados en su programación Ladder).............................................................28 4.10. Descripción y detalle de los l os indicadores de producción después de la automatización..................................................................................................................................33 CAPITULO V: COSTOS DE INVERSION Y OPERACIÓN.........................................................35 5.1. Costos de inversión..................................................................................................................35 5.2. Costos de operación................................................................................................................37 CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................38 6.1. Conclusiones..............................................................................................................................38 3

 

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CAPITULO I: MARCO TEÓRICO 1.1.Fundamento Teórico a) Prod Productiv uctividad, idad, efica eficacia cia y e eficie ficiencia ncia La Productividad: Según Higuita (1963), se entiende por productividad al grado de rendimiento con que se emplean los recursos disponibles para alcanzar los objetivos predeterminados. En el ámbito industrial, el objeto de la productividad es la fabricación de un bien a un menor costo. Para lograr esto, el eficiente empleo de los recursos básicos de la producción como son: materiales, operarios y máquinas. Eficacia: Según Idalberto Chiavenato, la eficacia «es una medida del logro de resultados «. Para Koontz y Weihrich, la eficacia es «el cumplimiento de objetivos «. Según Robbins y Coulter, eficacia se define como «hacer las cosa co sas s co corr rrec ecta tas s «, es de deci cir; r; las las ac acti tivi vida dade des s de trab trabaj ajo o co con n las las qu que e la organización alcanza sus objetivos. Eficiencia: Según Robbins y Coulter, la eficiencia consiste en "obtener los mayores resultados con la mínima inversión" b) Diagr Diagrama ama d de e Op Operaci eraciones ones de P Proces rocesos os – DOP Un diag diagra rama ma de op oper erac acio ione nes s es un una a repr repres esen enta taci ción ón gráf gráfic ica a de toda todas s las la s op oper erac acio ione nes se

insp inspec ecci cion ones es

qu que e

form forman an

pa part rte e

de

un proc proces eso. o.

Igualmente, se representan los puntos en los que se introducen materiales en el proceso. En este diagrama no se representan ni las manipulaciones, ni los transportes, ni los almacenamientos.

c) Diagr Diagrama ama de A Activid ctividad ad d de e Pro Proceso cesos s – DAP 4

 

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El DA DAP, P, es la re repr pres esen enta tac ció ión n gr gráf áfic ica a de la se secu cuen enci cia a de toda todas s la las s operaciones, transporte, inspecciones, demoras y los almacenamientos que ocurren durante un proceso o procedimiento. d) Aut Automa omatiz tizaci ación ón d de e Pr Proce ocesos sos La Automatización es la regulación y control de procesos, control secuencial o lóg lógico ico de pro proces cesos. os. (Ló (Lópe pez, z, 201 2010). 0). La Aut Automa omatiz tizaci ación ón es un sis sistem tema a donde se transfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por  ope pera rad dores res

hu huma mano nos s

a

un

con onjjun unto to

de

elem eleme entos ntos

tecn tecnol oló ógico gicos s

(Gomez,2010). Carri Ca rrillllo o y Vá Vázq zque uez z (200 (2008) 8) de dete term rmin inan an qu que: e: “La “La au auto toma mati tiza zaci ción ón es la re redu ducc cció ión n de ma mano no de ob obra ra,, y util utiliz izar ar lo los s rec recurso ursos s ne nece cesa sari rios os si sin n desperdiciarlos.

1.2.Objetivos a) Ob Obje jeti tivo vo Ge Gene nera ral: l: El trab trabaj ajo o de inve invest stig igac ació ión n ti tien ene e co como mo ob obje jetiv tivo o ge gene nera rall me mejo jora rarr la eficiencia y productividad en el proceso de pintado de balones; utilizando conceptos y herramientas de la automatización industrial. b) Obj Objeti etivo vo Esp Especi ecific fico: o: 

Reducir los tiempos de pintado de balones para cumplir con la demanda.

 

Reducir la mano de obra en el proceso de pintado.  Aumentar la productividad productividad y mejorar la calidad del servicio. servicio.

CAPITULO II: DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA 2.1. La Empresa

5

 

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Solgas, es una empresa con 74 años de antigüedad dedicada al envasado de gas licuado y distribución a nivel nacional. La empresa cuenta con una sólida infraestructura de 2 esferas para almacenamiento y 8 plantas de envasado ubicadas de manera estratégica para cumplir con todas sus entregas a nivel nacional, de forma adicional se cuenta con 160 camiones para la distribución.

2.2. Información General de la Empresa 

Sector: Manufactura

 

Productos que ofrece:

-

Balón de 10 kg.

-

Balón de 45 kg

-

Kit regulador premium

-

Tanque domestico

 

Principales Clientes: Los principales clientes de la empresa en estudio son las instituciones del mercado local como distribuidores, mayoristas y hogares de todo el Perú, tales como:

6

 

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Misión Somos un equipo apasionado que, en conjunto con una red de distribución, trabajamos para entregar un servicio innovador, seguro y de excelencia, que facilita y mejora la vida de clientes.

Visión Ser los mejores en gas licuado y otras energías limpias preferidos por cada vez más personas en todos los territorios donde operemos.

Cadena de valor  La cadena de valor es un modelo teórico que permite describir el desarrollo de las actividades de una organización empresarial generando valor al cliente final y a la misma empresa. En la siguiente imagen se tiene la cadena de valor de la empresa en estudio.

CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO ACTUAL

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3.1. Descripción del Proceso El proceso de pintado de la organización consiste en la actualidad en los siguientes pasos: 

Prender la faja: El operario activa la faja transportadora para que entre en funcionamiento.



Colocar lo cilindros en la faja transportadora: El operario coloca los cilindros sobre la faja hasta que se acumulen en la cabina de pintado.



Desactivar freno: Una vez que los cilindros se acumulan en la entrada se desactiva el freno para que entre un cilindro a la cabina.



 Activar freno: El operario activa el freno para para que no entren más cilindros a la cabina hasta terminar.



Tapar válvula: El operario tapa la válvula del balón.



Pintado: El operario pinta el cilindro de forma manual con una pistola a presión.



Colocar cilindro en la faja: El operario al terminar de pintar retira la tapa de la válvula y coloca el cilindro en la faja para su salida.

3.2. Diagramas de Flujo

8

 

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3.3. Diagrama de Operaciones del Proceso de pintado  

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3.4. Diagrama de Análisis del Proceso de pintado CURSOGRAMA ANALÍTICO DIAGRAMA núm: Objeto:

OPERARIO / MATERIAL / EQUIPO

Hoja num:

ACTIVIDAD

Método: ACTUAL/PROPUESTO Lugar: Operarios(s):

Ficha num: Fecha:

 Aprobado por: por:

Fecha:

ECONOM A

Operación Transporte Espera Inspección Almacenamiento Distancia Tiempo

 Actividad:

Compuesto por:

RESUMEN ACTUAL PROPUESTA

Costo Mano de obra Material

DESCRIPCIÓN

C

D (m)

T (min)

SIMBOLO

Observaciones

Encendido de faja transportadora Colocación de balones en faja Traslado a cabina de pintado Medir hoja de la vidrio Vericación candad de balones y se desacvación del freno Ingreso de balones a la cabina Acvación de freno de la faja Vericación del tapado de las  válvulas Pintado de los balones Rero de tapas de las válvulas de los balones Colocación de balones en faja transportadora

Traslado de balones a otra estación

Total

 

10

 

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3.5. Gantt del Plan de Automatización En el sig siguie uiente nte Gantt se det detall alla a las activ activida idade des s qu que e con confor forma ma el Pla Plan n de  Automatización :

3.6. Indicadores actuales de producción  Actualmente la planta de ventanilla cuenta con 10 operario para el pintado de balones, este operario pinta en promedio entre 139 balones por hora. Sin embargo, la empresa requiere pintar al día 30 000 balones para cubrir la demanda.  

PromxHrs

Turno1

Turno2

Turno3

 

Operario1 Operario2 Operario3

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

Operario4 Operario5 Operario6 Operario7 Operario8 Operario9 Operario10

139 139

834 834

834 834

834 834

   

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

139

834

834

834

 

8340

8340

8340

Producción Actual

25020

83%

Demanda

30000

100%

25020

11

 

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35000

30000

30000

25020 25000 20000 15000 10000 5000 0

Produccion Actual

Demanda

CAPITULO IV: DISEÑO DEL PROCESO ACTUAL Y PROPUESTA 4.1. Diseño actual

12

 

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4.2. Descripción detallada del proceso propuesto El proceso de pintado comienza presionando el pulsador de Start, esta acción enciende el motor de la banda transportadora (M1) para que ingresen los cilindros de gas a la caseta de pintado. En la entrada de la caseta se tiene un limit switch S1 cuyo brazo es presionado al pasar un cilindro de gas. Motor banda transportadora M1

Cilindros de gas para pintado

Limit switch S1

Cada vez que pase un cilindro por ese limit switch mandará una señal al PLC para que active un contador. El primer contador C1 estará seteado en 6, para que después de 6 cilindros, active la electroválvula Y1 y active el cilindro CA para contener el cilindro para el posterior proceso de pintado. A su vez se mandará a apagar el motor de la banda transportadora. Después de un segundo, se activa la electroválvula Y3 y el cilindro de capucha CB bajará para cubrir la válvula del cilindro como un método de seguridad para evitar daños por el pintado. 13

 

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Luego de un segundo, se activa la electroválvula Y2 y se activará las 4 pistolas de pintado CC y a su vez se energizará el motor de plato de giro M2 para que el cilindro gire mientras se realice r ealice el pintado. Transcurrido 10 segundos termina el proceso de pintado y se desactivan las pistolas de pintado y el motor de plato de giro.

Cilindro de frenado CA

Cilindro de capucha CB Pistolas de pintado CC

Motor de plato de giro M2

Después de 1 segundo se levanta el cilindro de capucha CB y después de otro segundo se desactiva el cilindro de frenado, liberando el cilindro de gas para el ingreso de otro cilindro. El proceso se reinicia de nuevo, activando nuevamente el motor M1 de la banda transportadora. Esta vez después de detectar un cilindro

el limit switch S1, mandará al contador C2 a ejecutar nuevamente el ciclo de pintado. 

El contador C1 (cuenta de 6 cilindros de gas) solo trabajará en el primer  ciclo.



El contador C2 (cuenta de 1 cilindro de gas) trabajará de a partir del segundo ciclo para adelante.

14

 

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 Al tener varios cilindros pintados acumulados a la salida de la caseta, llegará el momento en que un cilindro presione el limit switch S2. Este componente activará un indicador visual H1 y un indicador auditivo H2 para dar aviso al operador de acumulación de cilindros pintados a la salida. El operador presionará un interruptor de parada (Stop 2) para inhabilitar solo el ence en cend ndid ido o de dell mo moto torr de la ba band nda a tr tran ansp spor orta tado dora ra.. El proc proces eso o de pint pintad ado o continuará normalmente dentro de la caseta. Al despejar de cilindros la salida de la caseta, el operador debe desactivar el Stop 2 para habilitar el motor M1.

Limit switch S2 Acumulación de cilindros pintados

El botón de Stop detiene toda la operación y apaga las pistolas de pintado y cualquier motor que se encontrará encendido. Luego se debe presionar el botón Reset para poner a posición de inicio los cilindros CA y CB del proceso.

4.3. Planos CAD de la situación propuesta elegida

15

 

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16

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

17

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

4.4. Diagramas de flujo del proceso propuesto

4.5. Diagrama de Operaciones del proceso propuesto Propuesta para pintado de balones

1

1

Encender banda transportadora

Colocar y vericar ingreso de los balones

1

Ingreso de 6 balones a cabina de pintado

2

Acvado automáco del freno de cabina

3

4

Cilindro CA conene 1 balon

Cilindro CB cubre valvula del balon

5

Pintado automáco del balón

6

Liberación del balón

7

Salida del balón

Resumen

2 2

Vericar serie de 6 balones en salida de caseta y presionar parada 7

2

Liberar caseta y encender motor M1 nuevamente 2

Balones de gas pintados TOTAL

11

18

 

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4.6. Diagrama de análisis del proceso propuesto

4.7. Descripción detallada de los materiales a emplear (sensores, preactuadores, actuadores, actuadores, motores, PLC, etc).

Elemento PLC Delta Modulo Delta Limit switch Schneider 

MOD. DVP-12SA2 DVP-16SP

Función Control lógico Control lógico

Tipo Eléctrico Eléctrico

Cantid ad 1 1

XCK-J

Sensor

Eléctrico

2

Barrera Turck

IM1-22EX

Eléctrico

2

Barrera Pepperl+Fuchs

Z728.H.

Eléctrico

3

HMI Delta

TP04 GAS2

Eléctrico

1

Cilindro Festo

DNC-80-200-PPV

Capuchón

Neumáti co

1

Cilindro Festo

DNC-50-125-PPV (cilindro especial con fuelle fabricación)

Freno de ingreso

Neumáti co

1

Electroválvula atex SMC Válvula SMC

Interface seguridad intrínseca Interface seguridad intrínseca Interface hombre maquina

52-SY-5120-A-TT-3

Válvulas distribuidoras

 AQ3000-02

Escape rápido, freno de ingreso

Neumáti co Neumáti co

3 1

19

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Válvula SMC

 AS2201F-02-08

Regulador de caudal

Válvula SMC

 ASV310F-03-08

Regulador con escape rápido

 

Neumáti co Neumáti co

2 2

PLC DELTA: Control lógico

El PLC de tipo delgado de la serie DVP-SA2 de segunda generació genera ción n ofr ofrece ece una may mayor or cap capaci acidad dad de pro progra grama ma y efic ef icie ienc ncia ia de ej ejec ecuc ució ión, n, of ofre reci cien endo do un una a sa salid lida a de al alta ta velocidad de 100 kHz y funciones de conteo. Es extensible con módulos de extensión del lado izquierdo y derecho de la serie DVP-S.



Puntos MPU: 12 (8DI + 4DO)



Max. Puntos de E / S: 492 (12 + 480)



Capacidad del programa: 16k pasos



Puerto COM: puertos RS-232 y 2 RS-485 integrados, compatible con el protocolo Modbus ASCII / RTU.



Puede ser maestro o esclavo.



Salida de pulso de alta velocidad: admite 2 puntos (Y0, Y2) de 100 kHz y 2 puntos (Y1, Y3) de salida de pulso de alta velocidad independiente de 10 kHz.



 Ampliable a Max. 8 módulos: DVP-SA2 es extensible a E / S analógicas, medi me dici ción ón de temp temper erat atur ura, a, inte interr rrup upto torr DI DIP P de en entr trad ada, a, mó módu dulo los s de comu co muni nica caci ción ón PR PROF OFIB IBUS US / De Devi vice ceNe Nett y func funcio ione nes s de co cont ntro roll de



movimiento de un solo eje. Contadores de alta velocidad integrados

 

MODULO DELTA: Control lógico

Los con contro trolad ladore ores s lóg lógico icos s pro progra gramab mables les (PL (PLC) C) son dis dispos positiv itivos os de control adaptables a diversas aplicaciones de automatización, esto es dado a que cuenta con la capacidad de ser programado a realizar  dichas dic has fun funcio cione nes s des desead eadas as med median iante te ins instru trucci ccion ones es div divers ersas as tan tanto to 20

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

secuencia secu enciales, les, cont contadore adores, s, temp temporizad orizadores, ores, funci funciones ones de entra entradas das y salid salidas as entre otras. Los PL PLC´s C´s Del Delta ta de la ser serie ie DVP ofr ofrece ecen n alt alta a vel veloc ocida idad, d, est estab abilid ilidad ad par para a diversas aplicaciones de la fabricación de maquinaria o el control de procesos, dado que cuentan con gran variedad de módulos de expansión que permiten una mayor adaptabilidad de los equipos a los procesos, con la ventaja de acercar estas ventajas a los integradores y fabricantes de equipo a un costo competitivo y accesible. Los DVP-PLC también soportan varios protocólos de comunicación lo que nos permite conectar a los PLC´s c, con drives de motores de AC, servos, interfaces hombre-maquina (HMI), controles de temperatura y diversas redes de control.

 

LIMIT SWITCH SCHNEIDER: Sensor



BARRERA TURCK: Interface Seguridad Intrínseca

21

 

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Gama

profesional

de

amplificadores

de

conm co nmut utac ació ión n de aisl aislam amie ient nto o ga galv lván ánic ico o pa para ra la transmisió trans misión n de seña señales les de conmu conmutaci tación ón binar binarias. ias. Esta serie presenta versatilidad medioambiental y se sum sumini inistr stra a con div divers ersas as apr aproba obacio ciones nes,, lo que significa que la serie IM de acondicionamiento de señal puede instalarse en una completa gama de aplicaciones

Cara Ca ract cter erís ísti tica cass de la ga gama ma de ampl amplif ific icad ador ores es de co conm nmut utac ació ión n de aislamientoIM1 Circuitos de entrada intrínsecamente seguros conforme a ATEX II (1) GD, II 3 G Sensor

NAMUR

 Admite

una

y salida

conexiones de

de

conmutación

relé

N/A

por

mecánica canal

Función de control circuito de entrada para la detección de cortocircuitos o ru rupt ptur uras as de ca cabl ble e en ca cada da ca cana nal, l, qu que e pu pued ede e ac acti tiva vars rse e y de desa sact ctiv ivar arse se Bloques

de

terminales

extraíbles

Indicación LED de preparación funcional



BARRERA PEPPERL: Interface seguridad intrínseca 22

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

La ba barr rrer era a Ze Zene nerr im impi pide de un una a tr tran ansf sfer eren enci cia a de en ener ergí gía a in inac ace ept ptab able lem men ente te alt lta a de la zon ona a seg egur ura a a la zo zon na peligrosa. Los diodos Zener de la barrera Zener están conectados en la dirección inversa. La tensión de ruptura de los diodos no se supera durante el funcionamiento normal. Si se supera esta tensión debido a un fallo en la zona segura, los diodos comienzan a conducir, lo que provoca que se funda el fusible.

La barrera Zener tiene una polaridad positiva, es decir, los ánodos de los diodos Zener están conectados a tierra. La versión de alta potencia tiene una resi re sist sten enci cia a se seri rie e me meno norr y, por por lo tant tanto, o, su sumi mini nist stra ra un una a tens tensió ión n ma mayo yorr al dispositivo de campo.



HMI DELTA: Interface seguridad Maquina

La pa pant ntal alla la de es esta ta se seri rie e pu pued ede e mo most stra rarr text texto o o mensaje de dos o cuatro líneas al mismo tiempo. No solo tiene las características de peso ligero, precio rentable, buena flexibilidad de uso y operación fácil de con ontr trol olar ar,, sin sino que tamb tambié ién n admi mite te vario arios s protocolos de comunicación.

23

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL



CILINDRO FESTO NEUMATICO: CAPUCHON Y FRENO Sujeción o bloqueo del vástago posibles en



cualquier posición Retención del vástago durante un tiempo



prolongado, incluso si cambian las cargas, si se producen

oscilaciones

de

la

presión

de

funcionamiento o si hay una fuga



ELECTROVALVULA ELECTROVALVULA ATEX: Válvula distribuidora



Utilización de los modelos estándar SY5/7/9000.



La 52-SY, cuando se usa con una barrera de seguri seg uridad dad,, est está á cer certifi tifica cada da y pro proba bada da pa para ra la siguiente clasificación ATEX: Ex II 2G EEx ia IIB T4..T6.



Cinco tipos de barreras de seguridad disponibles. 24

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 

Dos tipos de conectores enchufables disponibles.



El tipo (T) de caja de terminales es conforme a IP65.



Larga vida útil (similar a la serie SY estándar).



Montaje individual.



VALVULA SMC: Escape rápido, freno

La válvula de escape rápido de la serie AQ ofrece una alta capacidad de flujo en un cuerpo compacto y liviano. La serie está disponible en forma de labio, diafragma y cuerpo en línea con conexiones instantáneas integradas. El AQ está disponible en una variedad de tamaños de puerto. 

Disponible en tipo labio o diafragma



Gran capacidad de flujo



Compacto y ligero



Presión diferencial baja



Rango de tamaño de puerto de M5 a 3/4



VALVULA SMC: Regulador de caudal

El uso de controles de velocidad SMC con conexiones inst in stan antá táne neas as in inte tegr grad adas as mi mini nimi miza za el tiem tiempo po de instalación, reduce la altura de montaje y permite un diseño de máquina más compacto. Estos controles de veloc ve locida idad d pe permit rmiten en gir girar ar el cu cuerp erpo o pa para ra fac facilit ilitar ar la instalación. Disponible en tamaños de rosca de M3 a 1/2 pulgada (NPT) y métrica R (PT) y con tamaños de tubo de 3,2 mm a 12 mm de DE (métrico) y de 1/8 a 1/2 de DE (pulgada) y con codo y estilo universal (mayor flexibilidad) y medidor  de en entr trad ada a y sa salid lida, a, es esto tos s co cont ntro role les s de ve velo loci cida dad d es está tán n dise diseña ñado dos s pa para ra satisfacer la mayoría de las aplicaciones. 25

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL



Tipo de codo, control de velocidad con ajuste de un toque



Mango de bloqueo de empuje mejorado y más grande



Fáci Fá cill iden identi tific ficac ació ión n de dell me medi dido dorr de en entr trad ada a (m (man ango go az azul) ul) fren frente te al medidor de salida (mango gris)

 

Max. presión de funcionamiento 1MPa Material de tubería aplicable: nailon, nailon suave, poliuretano



VALVULA SMC: Regulador de caudal

La serie erie ASV SV,, re regu gullad ado or del ext xtra rac ctor tor de la velocidad proporciona un área eficaz que sea dos veces más grande que la de un regulador de la velocidad. Un silenciador, uno-toca la guarnición y el cu cuer erpo po ig igní nífu fugo go de la resi resina na se pr prov ovee ee co como mo está es tánd ndar ar en el AS ASV. V. To Toda das s las las piez piezas as de co cobr bre e amarillo son electroless níquel-plateadas.

4.8. Diseño del circuito electroneumático del proceso.  A continuación, se presenta presenta el diagrama neu neumático: mático:

26

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Circuito

Diagrama de fuerza 27

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

4.9. Programación en lenguaje ladder del proceso (comentario cada uno de los segmentos empleados en su programación Ladder) Diagrama de PLC en CADe SIMU Entrada PLC I0.0 I0.1 I0.2 I0 I0.3 .3 I0.4 0.4 I0.5 0.5 I0.6 0.6 I0.7 0.7 I1.0 1.0 I1.1

Salida PLC Q0.0 Q0 .0 Q0.1 Q0 .1 Q0.2 Q0 .2 Q0.3 Q0 .3 Q0.4 Q0.5 Q0 .5 Q0.6 Q0 .6

Descripción Pulsador Start Pulsador Stop Limit switch entrada de cilindros Limi Limitt swi switc tch h acum acumul ulac ació ión n de de ci cili lind ndro ross a la la sal salid ida ad de e cas caset eta ad de e pin pinta tado do Sensor ma magnéco B1 B1 (i (inicio de de ca carrera de de ci cilindro CA) CA) Sensor ma magnéco B2 B2 (( nal d de e ca carrera de de ci cilindro CA) CA) Sensor ma magnéco B3 B3 (i (inicio de de ca carrera de de ci cilindro CB) CB) Sensor ma magnéco B4 B4 (( nal d de e ca carrera de de ci cilindro CB CB) Int nte err rrup upto torr de de S Sto top p 2 ubic ubicad ado o a la sali salida da de case caseta ta de pin pinttado ado Pulsador Reset

Descripción Ele lect ctrrov ovál álvu vula la Y1 (C (Cil ilin indr dro o de de fr fren enad ado o CA CA ex exte ten ndi dido do)) Ele lect ctrrov ovál álvu vula la Y2 (P (Pis isto tola la de pi pint ntad ado o CC acva cvado do)) Ele lect ctrrov ovál álvu vula la Y3 (C (Cil ilin indr dro o de de capu capuccha CB ex exte tend ndiido do)) Rel elé é K1 (Mot (Motor or M1 de de ba band nda a tr transp anspor orta tado dora ra ence encend ndid ido) o) Relé K2 (Motor M2 de giro de plato encen cendido) Luz Luz ind indic icad ador ora a H1 (I (Ind ndic icad ador or cuan cuando do exis exista ta ac acum umul ulaci ación ón de cili cilind ndro ross a la la sal salid ida a Bo Boci cina na H1 (I (Ind ndic icad ador or au audi div vo o cua cuand ndo o exi exist sta a acu acumu mula laci ción ón de cil cilin indr dros os a la la sal salid ida a

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TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Diagrama Neumático en CADe SIMU

*Como en el software CADe Simu no hay opción para escoger toberas de las pistolas de pintado, se coloca un cilindro de simple efecto como alternativa. Diagrama de fuerza eléctrico

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TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Programación lenguaje Ladder  Formula del proceso: M1+, 6 conteo, (CA+, M1-), 1 seg., CB+, 1 seg., (M2+, CC+), 10 seg., (M2+, CC+), 1 seg., CB-, 1seg., CA-.

Luego se reinic Luego reinicia ia el pro proces ceso o pe pero ro esta vez trab trabaja aja el cont contado adorr C2: 1conteo, (CA+, M1-)…………

M1+ M1+,,

Segmento 1 El pulsador Start (I0.0) inicia el proceso, acvando la marca M0.0, también resetea la marca M0.2. La marca M4.0 se encuentra en paralelo al pulsador Start porque va a iniciar el ciclo automáco. Segmento 2 La marca M0.0 y la conrmación del sensor magnéco B1 (I0.4) manda al motor M1 a prenderse. Segmento 3 El contador C1 esta congurado para que después del conteo de 6 pulsos acve la marca M1.0. Este contador es seteado al acvarse la marca M0.0, del segmento anterior, al detectar un cilindro el limit switch S1 (I0.2) y la marca M0.3 (NC) esta acvado al inicio del primer ciclo, al nalizar el 1er ciclo será desacvado y el contador C1 ya no trabajará. El contador será reiniciado al acvarse la marca M3.0 y al pulsarse el botón Start I0.0 Segmento 4 El contador C2 está congurado para que después del conteo de 1 pulso acve la marca M2.0. Este contador es seteado al acvarse la marca M0.0, del segmento anterior, al detectar un cilindro el limit switch S1 (I0.2) y la marca M0.3 (NA) esta desacvado al inicio del ciclo. Al nalizar el ciclo se acvará, para que el contador C2 pueda trabajar. El contador será reiniciado al acvarse la marca M3.0

  Segmento 7 La acvación de la marca M0.1 acvará el temporizador T1 congurado a 1 segundo, pasado ese empo se seteará Q0.2 haciendo que el cilindro de capucha CB baje para cubrir la válvula del cilindro

Segmento 5 Las marcas M1.0 o M2.0 y la marca principal M0.0 setearán para que se acve el cilindro de frenado CA (Q0.0). El sensor magnéco B2 (I0.5) seteará la marca M0.1 y restea la marca M0.0. Segmento 6 La acvación de la marca M0.1 manda a apagar el motor M1 de la banda transportadora. El motor M1 se apagará también siempre que se encuentre presionado el interruptor Stop 2 (I1.0)

30

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Segmento 8 La marca M0.1 y la conrmación del sensor magnéco B4 (I0.7) acvarán el temporizador T2 seteado a 1 segundo, pasado ese empo se setea las salidas Q0.4 (Motor de plato de giro), Q0.1 (pistolas de pintado CC) y la marca M3.0 (reinicia a los contadores C1, C2 y acva el siguiente segmento) Segmento 9 Las marcas M0.1 y M3.0 acvarán el temporizador T3 seteado a 10 segundos, pasado ese empo se setea la marca M0.2 y se resetea la marca M0.1.

Segmento 10 La marca M0.2 resetea las salidas Q0.4 (se apaga moto de plato de giro) y Q0.1 (pistolas de pintado) Segmento 11 La marca M0.2 acva el temporizador T4 seteado a 1 segundo y pasado el empo se resetea la salida Q0.2 (el cilindro de capucha se levanta)

 

Segmento 12 La marca M0.2 y la conrmación del sensor magnéco B3 (I0.6) acvan el temporizador T5 seteado a 1 segundo, pasado ese empo se resetea Q0.0 (cilindro de frenado se desacva), se setea M0.3 (marca para deshabilitar y habilitar los contadores) y se acva marca M4.0 (para reinicio del ciclo en el primer segmento)

Segmento 13 El pulsador de stop (I0.1) reinicia las marcas del programa (para que ya no se siga ejecutando ningún movimiento más) y las salidas de los motores para que no se prendan y desacvara las pistolas de 31 pintado.

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

4.10. Descripción y detalle de los indicadores de producción después de la automatización. Después de la automatización al proceso de cabina de pintado se analizo el indicador de productividad, se encontró que la cabina automatizada supera la demanda por día.

Cabina automazada1

700

11200

 

Cabina automazada2 Cabina automazada3

700 700

11200 11200

   

Cabina automazada4

700

11200

 

Producción propuesta

44800

149%

Demanda actual

30000

100%

 

Productividad 50000 45000

44800

40000 35000 30000

30000

25000 20000 15000 10000 5000

32

0

Produccion propuesta

Demanda actual

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

33

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZ AUTOMATIZACIÓN ACIÓN INDUSTRIAL

CAPITULO V: COSTOS DE INVERSION Y OPERACIÓN 5.1. Costos de inversión ITEM

C CA ANTIDAD

UND

DESCRIPCCION

PRECIO $$

TABLERO PARA VALVULAS LOGICAS Y TEMPORIZADORES TEMPORIZADORES 1

 

6

 

Pza

Temporizador neumático PRTA10, de 0,1 a 30 Seg.

2

 

6

 

Pza

Base para temporizador, tipo cascada para manguera 4mm

3

 

9

 

Pza

Válvula lógica "OR"

4

 

9

 

Pza

Base para temporizador, tipo cascada para manguera 4mm

5

 

4

 

Pza

Válvula 5/2 1/8 biestable, accionamiento neumático, serie B3

6

 

1

 

Pza

Válvula 5/2 1/8 monoestable, accionamiento neumático, serie B3

7

 

1

 

Pza

Manifold para 05 válvulas de la serie B3, para riel 35mm

8

 

2

 

Pza

Regulador de presión 1/4", con manómetro serie 05

9

 

2

 

Pza

Soporte para montaje de regulador de presión

10

 

1

 

Pza

Filtro regulador con purga automática de 1/4", con soporte, serie 05

11

 

1

 

Pza

Válvula 3/2 de 1/4" de cierre tipo modular serie 05

1

 

Pza

Tablero metálico 800x600x250, IP65, plancha de 3mm de espesor, con visor de v idrio templado

3388.00

12

34

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZ AUTOMATIZACIÓN ACIÓN INDUSTRIAL

COMPONENTES PARA DETENCION DE BALON, SECUENCIA DE PINTADO Y ACUMULADOR DE BALONES 13

3

Pza

Limit switches heavy duty, NC, izquierda ó derecha serie J con varilla giratoria ZC2JY91, conexión 1/8"

14

1

Pza

Válvula 3/2 1/8" PUSH PULL

850.00

TABLERO PARA VALVULAS VALVULAS 3/2 1/8" PUSH PULL 15

6

Pza

Válvula 3/2 1/8" PUSH PULL

16

1

Pza

Filtro regulador con purga automática, de 1/4", serie 05, con soporte P PS955P S955P

17

1

Pza

Válvula 3/2 de 1/4" de cierre, modular serie 05

18

1

Pza

Tablero metálico de 400x400x250 mm, IP65, con los componentes antes mencionados

1400.00

CILINDROS NEUMATICOS DOBLE EFECTO 19

1

Pza

Cilindro para capucha, 80x160, doble efecto con vástago inoxidable 303, se i ncluye conectores y manguera 8mm necesaria para la instalación

400.00

20

1

Pza

Cilindro 50x160, dobleconectores efecto con yvástago inoxidable 303, pivote posterior y horquillapara en elfreno, vástago, se incluye manguera 8mm necesaria para la instalación

370.00

6408.00

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TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

5.2. Costos de operación SERVICIO DE INSTALACIÓN DE COMPONENTE COMPONENTESS NEUMATICOS Servició de instalación de los tableros y componentes neumácos descritos. Incluye: 02 días de instalación y 01 día de pruebas teniendo los componentes en stock. Personal a contar: 01 Ingeniero de obra y 02 técnicos. Movilidad propia Materiales neumácos para el correcto funcionamiento de los equipos Instalación de los gabinetes ya sea en pedestal o en pared

 2,100.00

No Incluye Exámenes médicos Pedestal para el montaje de los tableros NOTA

Se req equi uie ere que el punto unto de alim alime entac ntació ión n del ai airre comprimido debe encontrarse a menos de 01 metro de distancia a los tableros Informar 10 días úles antes del inicio de los trabajos



El presupuesto total asciende a $ 10,039.44



El presupuesto de la estructura de cabina asciende a $19,500.00

Año

0

Incremento en ventas por aumento de producción Reducción de costos de mano de obra Gastos de mantenimiento Inversion   Flujo Neto   TIR VAN Payback

 

1

 

  -$147,697 -$ -$1147,697

2

3

4

5

$7,545,825 $8,613,000 -$15,000

$8,319,175 $8,613,000 -$15,000

$8,319,175 $8,613,000 -$15,000

$8,319,175 $8,613,000 --$$15,000

$8,319,175 $8,613,000 -$ - $15,000

$1 $166,143,825

$16,917,175

$16,917,175

$$116,917,175

$1 $166,917,175

10 9%  

$41,500,461 0.01 años

36

 

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. Conclusiones 

Con la automatización de la cabina de pintado se redujo las horas extras originadas por el incumplimiento de la demanda.



La ca cabi bina na de pint pintad ado o so sobr brep epas asa a la de dema mand nda a se sema mana nall de ba balo lone nes s pintados.



La au auto toma mati tiza zaci ción ón de la ca cabi bina na redu reduce ce al mí míni nimo mo los los ac acci cide dent ntes es laborales por temas de ergonomía, mala manipulación u otros.

6.2. Recomendacion Recomendaciones es 

Se recomienda elaborar un plan de mantenimiento a fin de evitar fallas en el sistema.



Se recomienda analizar los diversos procesos de la organización a fin de encontrar posibles mejoras de automatización.



Capacitar al personal en las diferentes tendencias e innovaciones del sector.

Referencias hps://www.redalyc.org/pdf/909/90922732005.pdf  hps://revistaderobots.com/industria/auto hps://revistaderobots .com/industria/automazacion-industrial/ mazacion-industrial/ hps://www.se.com/pe/es/download/document/PE-PreciosSen_InterDePosicion/

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TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

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