MAINSE MÁQUINA DE INFLADO SEMIAUTOMÁTICO

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1 MAINSE MÁQUINA DE INFLADO SEMIAUTOMÁTICO Ma. Armida Lemoine Carrión Francisco González García, Luis Daniel Rodríguez García, Tupac Calarca Castañeda Morales RESUMEN La máquina de inflado semiautomático se realiza con el fin de facilitar el inflado en pelotas de PVC. El diseño de la máquina tiene como propósito evitar la deformación de la pelota en el proceso de inflado, establecer una medida estándar en la pelota, asegurar una producción continua, llevar a cabo un monitoreo de la producción en línea, evitar el desperdicio de picada de aguja ocasionado por el operador y la perdida de tapones en la producción. La máquina se compone de los siguientes elementos: - Estructura mecánica que soporta los brazos de acomodo de pelota y motores. - Reductor de velocidad, clutch para pedal de operador, motor de AC y biela de paro momentáneo. - Microcontrolador 8031 y la interface de puerto serie - Software de monitoreo para pelota INTRODUCCIÓN La máquina está constituida por sistemas electrónicos, mecánicos e informáticos. Con esto se busca lograr una mayor rapidez y eficiencia en la labor del operario al proporcionar una operación interactiva en el proceso de inflado de pelotas de plástico. El sistema electrónico contiene un microprocesador que sirve para enviar señales de posición a la parte informática del proyecto que es el software, lo cual permite realizar el control más exacto sobre la producción. La parte mecánica está compuesta por un motor que acciona un brazo encargado de llevar al elemento de producción en las distintas faces de proceso del inflado. ANTECEDENTES Conociendo las necesidades de automatizar algunas de las operaciones en Industrias Salver S.A. de C.V. se acordó junto con ellos realizar el prototipo de una máquina capaz de inflar pelotas de forma semiautomática. Para lograr este objetivo se observó el proceso que se lleva actualmente y se obtuvieron los siguientes resultados: - Se tienen 4 operadores realizando funciones de inflado de pelota de 6 ½ realizando una producción de 7 pelotas por minuto por operador, esto mientras que el horno libera 120 pelotas cada 7.5 minutos. - Una vez que el horno arroja las 120 pelotas esta producción es tomada por el personal de inflado y, pieza por pieza comienza el proceso consistente en el inflado y acomodo del tapón, mismo que en repetidas ocasiones no es constante en tiempo ni en presión ocasionando con esto picar la pelota o arruinar la casa de la válvula.

2 - No existe un elemento que garantice la misma calidad en todos los productos finales debido a las constantes variaciones en peso, dimensión y forma. - El proceso de Inflado se realiza a través de un sensor que indica el tamaño que debe tener la pelota, esta medida se realiza mas a tanteo por parte del operador que por el sensor mismo. - Esto es porque dicho sensor contribuye a la deformación del producto toda vez que el inflado es mayor al requerido ya que esto genera que el producto toque los bordes de dicho sensor y se produzca la consiguiente deformación. - Una vez concluido el inflado por parte del operador, él mismo debe arrojar la pelota a un cesto, antes de pasar el proceso de pintado. - Este procedimiento se realiza en forma totalmente manual quedando supeditado a la pericia y experiencia que tenga el operador, resultando con esto una gran cantidad de pelotas tiradas en el piso. MICROCONTROLADORES En el año de 1971 apareció en el mercado el primer microprocesador que supuso un cambio decisivo en las técnicas de diseño de los equipos de instrumentación y control. En el año de 1976, gracias al aumento de la densidad de componentes en un circuito integrado, salió a la venta el primer ordenador en un chip, es decir, se integraron junto con el microprocesador los subsistemas que anteriormente formaban unidades especializadas e independientes, pero unidas por las pistas de un circuito impreso con el microprocesador formando lo que se conoce como sistema. A este nuevo circuito integrado se le denominó microcomputador monopastilla. El microcomputador monopastilla integra los siguientes subsistemas: CPU RAM ROM ó EPROM Entradas/Salidas Contadores y Temporizadores Conversores analógico/digital y Digital/Analógico Gestión de interrupciones De una forma muy simple se puede decir que cuando los sistemas basados en el microprocesador se especializan en aplicaciones industriales, con ambientes eléctricos adversos, aparece la versión industrial del microcomputador monopastilla que no es otro que el microcontrolador. Algunas de las características integradas en los microcontroladores actuales de 8, 16 o 32 bits, son las siguientes:

3 - Estructura de sistema integrada - Gran Capacidad para atender interrupciones - Arquitectura dotada para el multiprocesamiento - Controladores de periféricos adaptados para aplicaciones especificas - Memoria RAM y ROM interna de gran capacidad - Versiones de bajo consumo Inmunidad a ruido eléctrico Figura 1 MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Existen dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna. La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a pararse. Los motores síncronos pueden funcionar con una fuente de potencia monofásica mediante la inclusión de los elementos de circuito adecuados para conseguir un campo magnético rotatorio.

4 El más simple de todos los tipos de motores eléctricos es el motor de inducción de caja de ardilla que se usa con alimentación trifásica. La armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y es similar a la del motor síncrono. El elemento rotatorio consiste en un núcleo, en el que se incluyen una serie de conductores de gran capacidad colocados en círculo alrededor del árbol y paralelos a él. Cuando no tienen núcleo, los conductores del rotor se parecen en su forma a las jaulas cilíndricas que se usaban para las ardillas. El flujo de la corriente trifásica dentro de las bobinas de la armadura fija genera un campo magnético rotatorio, y éste induce una corriente en los conductores de la jaula. La reacción magnética entre el campo rotatorio y los conductores del rotor que transportan la corriente hace que éste gire. Si el rotor da vueltas exactamente a la misma velocidad que el campo magnético, no habrá en él corrientes inducidas, y por tanto, el rotor no debería girar a una velocidad síncrona. En funcionamiento, la velocidad de rotación del rotor y la del campo difieren entre sí de un 2 a un 5%. Esta diferencia de velocidad se conoce como caída. Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se pueden usar con corriente alterna monofásica utilizando varios dispositivos de inductancia y capacitancia, que alteren las características del voltaje monofásico y lo hagan parecido al bifásico. Este tipo de motores se denominan motores multifásicos o motores de condensador (o de capacidad), según los dispositivos que usen. Los motores de jaula de ardilla monofásicos no tienen un par de arranque grande, y se utilizan motores de repulsión-inducción para las aplicaciones en las que se requiere el par. Este tipo de motores pueden ser multifásicos o de condensador, pero disponen de un interruptor manual o automático que permite que fluya la corriente entre las escobillas del conmutador cuando se arranca el motor, y los circuitos cortos de todos los segmentos del conmutador, después de que el motor alcance una velocidad crítica. Los motores de repulsión-inducción se denominan así debido a que su par de arranque depende de la repulsión entre el rotor y el estator, y su par, mientras está en funcionamiento, depende de la inducción. Los motores de baterías en serie con conmutadores, que funcionan tanto con corriente continua como con corriente alterna, se denominan motores universales. Éstos se fabrican en tamaños pequeños y se utilizan en aparatos domésticos. Figura 2

5 ELECTROVÁLVULA Dispositivo electro-mecánico empleado para controlar el flujo de un gas o un líquido, o en el caso de una válvula de retención para hacer que el flujo sólo se produzca en un sentido. El tamaño de estos mecanismos va desde las pequeñas válvulas de un neumático de coche o de bicicleta hasta las válvulas empleadas en esclusas y presas, que pueden tener diámetros superiores a los 5 metros. Las válvulas de baja presión suelen ser de latón, hierro fundido o plástico, mientras que las válvulas de alta presión son de acero fundido o forjado. En el caso de que el fluido sea corrosivo puede ser necesario emplear aleaciones, como acero inoxidable. Las válvulas pueden accionarse de forma manual, a través de un servomecanismo o mediante el flujo del propio fluido controlado CONCLUSIONES En el proyecto se busca que con la fabricación de una máquina que sobre la base de sus características ayude al proceso de inflado de la pelota logrando también la eliminación de los errores que producen el desperdicio del producto. Con dicha máquina se logra que un operador infle 13 pelotas por minuto en lugar de las actuales 7. También se logra eliminar el problema de Picado de pelota o arruinar la casa de la válvula con lo cual se evita el desperdicio por este concepto. Dicha máquina permite que el inflado se haga de manera uniforme logrando con ello evitar la deformación del producto, además de que la máquina, al liberar la pelota, lo hace siempre en una misma posición cayendo en una banda transportadora, evitando así que la pelota caiga al piso. Con lo anterior se puede reducir el tiempo de horneado para el producto y sabiendo que cada operador inflará 13 y no solo 7, se puede asegurar que esta máquina permite reducir en 50% el personal requerido para lograr la misma producción actual y además aumentar en más del 7 % la producción por turno. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.- José Adolfo González Vazquez, Introducción a los Microcontroladores, McGraw-Hill 2.- Beer, Jhonston Jr., Mecánica Vectorial para Ingenieros Estática, Mc Graw Hill. 3.- Robert Boylestand, Luis Nashelsky, Electrónica Teoria de Circuitos, Prentice Hall