DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN DE MÁQUINA CORTADORA DE TUBO TIPO MANGUERA FLEXIBLE DE PVC PARA LA COMPAÑÍA FRESENIUS MEDICAL CARE ANDINA S.A.S.

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1 DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN DE MÁQUINA CORTADORA DE TUBO TIPO MANGUERA FLEXIBLE DE PVC PARA LA COMPAÑÍA FRESENIUS MEDICAL CARE ANDINA S.A.S. LUIS JAVIER CARO RAMÍREZ COD.: UNIVERSIDAD DISTRITAL FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA EN CONTROL BOGOTÁ 2011

2 CONTENIDO CONTENIDO... 2 Marco Teórico... 3 Diálisis Peritoneal... 3 Diálisis Peritoneal Ambulatoria Continua (DPAC) Desarrollo proyecto Mecánicamente Eléctricamente Servomotor PLC Controlador lógico programable Sensores Introducción al grafcet GEMMA Metodología Automatización Supervisión Interacción Implementación Estado del Arte Máquina cortadora de tubos Máquinas en el mercado Máquinas para cortar manguera M El Marken serie Marco referencial El PLC Tabla de figuras Bibliografía... 23

3 Marco Teórico Dentro de los elementos que tocaremos en esta sección, están los que constituyen el proyecto, en el área mecánica, eléctrica y electrónica para el desarrollo de la aplicación. Así como los diferentes equipos, instrumentación y software, hardware que se utilizaran en el desarrollo del proyecto. Adicionalmente se debe tener en cuenta la finalidad para la cual se está construyendo el prototipo. Diálisis Peritoneal Los riñones sanos purifican su sangre al retirar el exceso de líquido, minerales y toxinas. También producen hormonas que mantienen sus huesos fuertes y su sangre saludable. A medida que sus riñones comienzan a fallar, se acumulan en su cuerpo toxinas dañinas, su tensión arterial se puede elevar, y su cuerpo puede no reproducir suficientes glóbulos rojos. Cuando esto sucede, usted necesitará un tratamiento para reemplazar la deficiente función de sus riñones. La diálisis peritoneal (DP) es una de las opciones de tratamiento disponible para retirar los productos de desecho y el exceso de líquido de la sangre cuando los riñones ya no funcionan adecuadamente. Existen varias formas de diálisis disponibles para los pacientes. La DP usa su propio peritoneo una membrana natural que cubre los órganos del abdomen y reviste las paredes abdominales. Esta membrana actúa como un filtro. El peritoneo es una membrana porosa que permite que se filtren de la sangre las toxinas y el líquido. Para llevar a cabo este tratamiento, se debe crear un acceso permanente de DP a la cavidad peritoneal. En general, esto requerirá un procedimiento quirúrgico para insertar un tubo blando y pequeño llamado catéter. Usualmente, este es un procedimiento ambulatorio que incluye anestesia local y un sedante intravenoso (IV). Se colocará un apósito estéril que deberá permanecer durante cinco o siete días. Su enfermera DP cambiará el apósito durante todo su programa de capacitación DP. El proceso de curación tomará de dos a tres semanas aproximadamente (Patients, 2006). Figura 1 Colocar tubo de diálisis.

4 Durante el procedimiento se inserta un catéter a través de la pared abdominal al interior de la cavidad peritoneal. El área donde se extiende el catéter desde el abdomen se llama orificio de salida. Una parte del catéter permanece fuera del abdomen y bajo su vestimenta, proporcionando un medio para sujetar las bolsas de líquido de diálisis (dialisate). Su enfermera DP le enseñará una rutina sencilla para la limpieza y cuidado del orificio de salida del catéter. Al recibir el tratamiento DP, el dialisate fluye dentro de la cavidad peritoneal a través del catéter. La solución permanecerá en la cavidad por varias horas. Durante este tiempo, los productos de desecho y el exceso de líquido pasan de la sangre hacia la cavidad peritoneal. Luego de completar el tiempo de permanencia (periodo en que la solución de diálisis permanece en su abdomen), se drena la solución de la cavidad. Entonces usted llena la cavidad con una nueva solución y el proceso empieza nuevamente. Este proceso se llama intercambio. Cada vez que realice un tratamiento usted usará un nuevo juego desechable. Recuerde que cualquier procedimiento quirúrgico o invasivo conlleva la posibilidad de infección; por lo tanto, debe seguir las técnicas apropiadas para llevar a cabo sus tratamientos. Los diferentes tipos de DP tienen diferentes horarios de intercambio. Algunos tratamientos DP se hacen durante el día mientras que otros se hacen por la noche. Figura 2 Pasos de la diálisis y bolsa. Su médico le indicará cuántos intercambios debe hacer cada día, así como la cantidad y tipo de líquido de diálisis que debe usar. Es importante seguir las indicaciones de su DP y hacer todos los intercambios conforme a las instrucciones. Se necesita espacio en casa para almacenar las provisiones DP. El despacho de las bolsas de soluciones se programa normalmente una vez al mes. Estas provisiones se deben almacenar en un área limpia y seca. Ya que usted no tiene que ir hasta un centro de diálisis para recibir el tratamiento, el DP le otorga mayor control. Usted puede realizar los tratamientos en casa, en el trabajo o cuando viaja. Esta independencia hace particularmente importante que usted trabaje estrechamente con su equipo de atención médica: su nefrólogo, enfermera de diálisis, dietista y trabajador social. El miembro más importante de su equipo de atención médica es usted. Existen dos tipos de DP. Uno es la diálisis peritoneal ambulatoria continua

5 (CAPD) y el otro es la diálisis peritoneal cíclica continua (CCPD). El tipo de DP que usted escoja depende de la programación de intercambios que usted quisiera seguir, así como de otros factores médicos particulares para usted. Usted puede empezar con un tipo de DP y cambiarse al otro, o una combinación de intercambios automatizados y manuales pueden funcionar mejor para usted. Trabaje con su equipo de atención médica para encontrar el mejor horario y técnica para satisfacer su estilo de vida y sus necesidades de salud. Su médico examinará su talla corporal, estilo de vida, pruebas de laboratorio, y su capacidad para seguir los pasos de la diálisis. Ambos tipos de DP son continuos, lo que significa que usted recibe tratamiento todo el tiempo, usualmente con líquido DP en su abdomen las 24 horas del día, siete días de la semana similar a la manera en que funcionan los riñones sanos. La mayoría de las personas con insuficiencia renal puede tratarse con DP, aunque hay excepciones. Algunas personas que han tenido operaciones abdominales importantes o cicatrizaciones en la membrana peritoneal pueden no ser buenos candidatos. Sin embargo, es importante consultar con su profesional de atención médica ya que incluso algunos de estos casos pueden tratarse con DP (Patients, 2006). Diálisis Peritoneal Ambulatoria Continua (DPAC) La DPAC no requiere una máquina. Se puede realizar en cualquier lugar limpio y bien iluminado. El único equipo que usted necesita es una bolsa llena de líquido de diálisis y el tubo plástico que viene pegado a la bolsa. También se recomienda una máscara para evitar el riesgo de infección. Tal como la palabra ambulatoria sugiere, usted puede caminar con la solución de diálisis en su abdomen por todas partes. La DPAC se lleva a cabo manualmente y casi en cualquier lugar. Con la DPAC, la diálisis se lleva a cabo las 24 horas del día, siete días de la semana. La membrana peritoneal actúa como un filtro retirando de la sangre las toxinas y el exceso de líquido. Las toxinas y el exceso de líquido cruzan la membrana hacia la solución de diálisis y se retiran del organismo cuando la solución de diálisis se drena durante el intercambio en la bolsa de drenaje previamente colocada. La DPAC requiere que usted tenga la solución de diálisis en su abdomen. La cantidad de dialisate varía dependiendo de sus necesidades específicas. Los intercambios usualmente se realizan cada cuatro a seis horas durante el día. Luego de un tiempo determinado, la solución, que ahora contiene toxinas, se drena en la bolsa de drenaje. Entonces repite el ciclo con una bolsa nueva de solución. Un intercambio de líquido de diálisis en la DPAC es sencillo. Puede hacerlo usted mismo cuando haya sido capacitado por una enfermera especializada en DPAC. Esta capacitación usualmente toma de una a dos semanas. La bolsa de solución se cuelga en un sujetador IV, usando la gravedad para permitir que el dialisate fluya hacia la cavidad peritoneal. Primero, vacíe el abdomen de líquidos, y luego agregue la solución nueva. Cuando haya llenado su cavidad peritoneal con la solución limpia de dialisate, puede despegar el tubo y vaciar el dialisate usado en el inodoro. El líquido limpio se asienta luego en la cavidad peritoneal hasta su siguiente intercambio. Durante este tiempo, usted es libre de empezar sus actividades normales. Cada intercambio toma aproximadamente 30 minutos para completarse. (Patients, 2006)

6 1. Desarrollo proyecto Para comenzar con el proyecto hablaremos de la estructura del proyecto y demás elementos que constituyen en equipo. Los principales elementos constitutivos de nuestro proyecto son: 1.1 Mecánicamente Armazón estructural: Realizado en acero inoxidable 304 con una platina de 3/16 en el mismo material, cubriendo la parte superior. Es la base de montaje para todos los elementos del sistema electromecánico. Figura 3 Armazón estructural Sistema de arrastre: Son dos conjuntos construidos en SS304 en su mayoría y en NYLON los piñones de conducción. Su función es desplazar el tubo de acople o sistema de tubo para su corte, según medidas. Figura 4 Sistema de arrastre Carrete: Combinación de materiales inoxidables y polímeros cuya función es el sostenimiento del material a cortar, de acuerdo a la presentación requerida. Acople o sistema tubo.

7 Figura 5 Carrete Sistema de control: Conformado esencialmente por un servomotor acoplado a un reductor con relación de transmisión de 1:7 para dimensionar con precisión cortes que van desde los 8mm hasta 5000mm 1.2 Eléctricamente Figura 6 Sistema de Control Servomotor El servomotor es un actuador mecánico en cualquier sistema de servomecanismo que tiene por objeto llevar al sistema a una lectura cero reduciendo a cero la señal de error, y existen dos tipos de servomotores, de corriente directa CD y de corriente alterna CA. Sus características fundamentales para CD y CA son dos, la primera radica en que el par de salida del motor sea aproximadamente proporcional a su voltaje de control aplicado. Y la segunda se basa en el hecho de que la dirección del par éste determinada por la polaridad instantánea del voltaje de control. El servomotor de CD campo controlado es aquel donde el par que produce este motor es cero cuando el amplificador de error de CD no le suministra excitación de campo, y si se invierte la polaridad del campo, se invierte la dirección del motor. Otro tipo de servomotor de CD es el de armadura controlable, que emplea una excitación de campo de CD fija que suministra una fuente de corriente constante. Este tipo de control, posee determinadas ventajas dinámicas que no tienen el método de control de campo. El servomotor de CD de imán permanente de armadura controlada emplea imanes permanentes para tener excitación constante del campo, en oposición a una fuente constante de corrientes de campo. Los servomotores serie de CD de campo dividido se pueden hacer trabajar como motores con excitación separada y de campo controlado; un devanado se llama devanado principal y al otro devanado auxiliar, aunque ambos generan fuerza magneto motriz y están devanados alrededor de los polos del campo en tal dirección que producen inversión de rotación entre sí.

8 Por otro lado, la mayor parte de los servomotores más pequeños de CA son del tipo de motor bifásico de inducción de polo sombreado, junto con los motores de paso pequeños de CD. (Kosow, 1993) PLC Controlador lógico programable P.L.C. (Programmable Logic Controller), significa Controlador Lógico Programable. Un PLC es un dispositivo usado para controlar. Este control se realiza sobre la base de una lógica, definida a través de un programa. Para explicar el funcionamiento del PLC, se pueden distinguir las siguientes partes: Interfaces de entradas y salidas CPU (Unidad Central de Proceso) Memoria dispositivos de programación. El usuario ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU. La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del exterior a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, activa una salida a través de la correspondiente interfaz de salida. Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargan de adaptar las señales internas a niveles del la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la activación de una salida, la interfaz adapta la señal y acciona un componente (transistor, relé, etc.). Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las entradas. A continuación ejecuta la aplicación empleando el último estado leído. Una vez completado el programa, la CPU ejecuta tareas internas de diagnóstico y comunicación. Al final del ciclo se actualizan las salidas. El tiempo de ciclo depende del tamaño del programa, del número de E/S y de la cantidad de comunicación requerida. Las ventajas de utilizar un PLC comparado con sistemas basados en relevos o sistemas electromecánico radica en: flexibilidad, tiempo de puesta en marcha y ajuste, facilidad de realizar cambios durante la operación, confiabilidad, espacio, modularidad, estandarización. Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID). Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido. (Balcells, 2002)

9 1.2.3 Sensores La sensórica aplicada al proyecto está determinada por la cantidad de actuadores existentes en el sistema y la cantidad de señales que son importantes para el desempeño de la máquina Introducción a sensores Para que un sistema electrónico de control pueda controlar un proceso o producto es necesario que reciba información de la evolución de determinadas variables físicas del mismo, que en su mayoría no son eléctricas (temperatura, presión, nivel, fuerza, posición, velocidad, desplazamiento, etc.). Los dispositivos que realizan esta función reciben diversos nombres: captador, detector, transductor, transmisor, sonda y sensor. No existe una única definición de sensor aceptada de manera universal. Se considera, en general, que es todo dispositivo que tiene algún parámetro que es función del valor de una determinada variable física del medio en el cual está situado. En general, convierten una señal física no eléctrica en otra eléctrica que, en algunos de sus parámetros (nivel de tensión, nivel de corriente, frecuencia, etc.), contiene la información correspondiente a la primera. Por otra parte, es necesario utilizar circuitos de acondicionamiento con el objeto de que éste genere una señal eléctrica normalizada (ya sea por el fabricante o siguiendo pautas de organismos de normalización como IEC, IEEE, etc.). (Pallas, 2003) Según el aporte de energía los sensores se pueden clasificar en moduladores y generadores. En los sensores moduladores o activos la energía de la señal de salida procede en su mayor parte de una fuente de energía auxiliar. La entrada solo controla al salida. En los sensores generadores o pasivos la energía de salida proviene de la entrada. Así como se clasifican según su suministro de energía, también se clasifican según la señal de salida que entregan en análogos y digitales. Los sensores análogos la señal varia de forma continua. Para los sensores digitales la señal cambia a manera de pulsos o de pasos. Para el caso que nos ocupa en el proyecto se utilizaran sensores en los cilindros neumáticos los cuales nos mostraran la secuencia y posición del cilindro. Generalmente estos sensores son de efecto hall o magnéticos y actúan mediante un imán que genera una acción de respuesta en un contacto fijado al cuerpo del cilindro. (Pallas, 2003) Para todo este proceso como ya se ha explicado hay que tener en cuenta los diferentes lenguajes de programación y maneras de realizar la misma. Una de las herramientas más importantes para esta labor es el grafcet el cual es un método que permite ver el proceso como una secuencia de transiciones y acciones que llevan a un ciclo de trabajo.

10 1.2.4 Introducción al grafcet Tabla 1 Variables en sensores (Balcells, 2002) Los primeros métodos para el desarrollo de automatismos eran puramente intuitivos, llevados a términos por expertos y desarrollados basándose en la experiencia. En la actualidad se utilizan métodos más sistemáticos con lo que no es necesario ser un experto en automatismos para llevarlos a término. El GRAFCET es un diagrama funcional que describe los procesos a automatizar, teniendo en cuenta las acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Este método de representación es aceptado en Europa y homologado por varios países, entre ellos Francia por la norma NFC y en Alemania por DIN Reglas del grafcet Un GRAFCET está compuesto de: ETAPA: define un estado en el que se encuentra el automatismo. Las etapas de inicio se marcan con un doble cuadrado. ACCIÓN ASOCIADA: define la acción que va a realizar la etapa, por ejemplo conectar un contactor, desconectar una bobina, etc.

11 TRANSICIÓN: es la condición o condiciones que, conjuntamente con la etapa anterior, hacen evolucionar el GRAFCET de una etapa a la siguiente, por ejemplo un pulsador, un detector, un temporizador, etc GEMMA La guía GEMMA procede de los trabajos llevados a cabo durante dos años por la ADEPA (Agence nationale pour le DEveloppement de la Productique Appliquée à l industrie), agencia nacional francesa para el desarrollo de la producción aplicada a la industria. Las siglas GEMMA (Guide d Etude des Modes de Marches et d Arrets) designan guía de estudio de los modos de marcha y paro. En el contexto de su creación, en 1993, se concibe para que esté en consonancia con las normas de seguridad de la Unión Europea. Bajo la norma nacional francesa UTE C , se complementa con la representación GRAFCET y pretende dar cabida a una metodología que incluya los modos de marcha y paro del control secuencial, el funcionamiento correcto del proceso controlado, junto con el funcionamiento deteriorado ante anomalías e incluso el tratamiento de situaciones de emergencia en previsión de posibles daños humanos o materiales. La primera idea asociada a la guía GEMMA que conviene matizar es que se trata de un enfoque de diseño estructurado. Ante la complejidad de los factores que intervienen en la automatización de procesos, es conveniente utilizar el diseño estructurado con el fin de modelar, de forma parcial, las tareas. En el diseño estructurado de un sistema automatizado, aparecen tres módulos: - Módulo de seguridad - Módulo de modos de marcha - Módulo de producción Metodología Atendiendo a los comentarios anteriores cabe ubicar la guía GEMMA en un marco metodológico genérico, ya que están implicados una serie de conceptos que habitualmente se tratan en las referencias bibliográficas de forma separada. El marco metodológico consta de las fases siguientes, que el operario debe realizar: - Automatización - Supervisión - Interacción - Implementación - Pruebas

12 Figura 7 Diagrama GEMMA (Balcells, 2002) En el caso de llevar a la práctica un proyecto de automatización, es necesario seguir las fases de la metodología presentada, así como indicar el operario o grupo de ellos encargados de llevar a cabo las fases por separado o el conjunto de ellas. En todo caso, este marco metodológico genérico escapa a las pretensiones del libro, pero puede servir para especificar el contexto en el que la guía GEMMA debe desarrollarse. Es decir, si la metodología quiere llevarse a la práctica hay que seguir paso a paso el método de forma secuencial. Cabe destacar el rol del operario en este esquema. El operario lleva a cabo cada una de las fases; hace la transición entre una fase y la siguiente, y, finalmente, se encarga de proceder a una iteración para rehacer el primer ciclo para introducir mejoras. Las fases que aparecen en el marco metodológico no son conceptos puntuales; cada uno de ellos puede tratarse en profundidad. A continuación, se presenta tan sólo un breve resumen de cada una de las fases, ya que lo que se quiere constatar es la relación entre las fases y los aspectos dinámicos intrínsecos de cada fase.

13 Automatización En esta fase elemental hay que desarrollar los pasos siguientes relacionados con el GRAFCET y la puesta en marcha de automatismos: - Observación del proceso a controlar y generación del GRAFCET de primer nivel en su descripción funcional. - Selección del automatismo (autómata programable, regulador digital autónomo). - Selección y cableado físico de sensores y actuadores, con las secciones de entradas y salidas del automatismo. - Generación del GRAFCET de segundo nivel en su descripción tecnológica. En estas líneas, la fase de automatización coincide con todas las propuestas que hacen las referencias bibliográficas básicas de automatización y autómatas programables. En la fase de automatización aparecen diversas tecnologías, entre ellas la sensórica y la neumática, supeditadas a su conexión física con el automatismo (autómata programable, por ejemplo) Supervisión A continuación, en esta segunda fase, hay que desarrollar los pasos siguientes: - Hay que reunir el máximo de especificaciones a priori sobre los estados posibles en las que se puede encontrar una máquina o un proceso, según la experiencia del agente encargado de la automatización o según las peticiones del cliente. - Hay que definir los módulos a utilizar según la complejidad del problema (seguridad, modos de marcha, producción) y representar gráficamente el caso de estudio mediante los estados y las transiciones de la guía GEMMA. - Para cada módulo, hay que generar un GRAFCET parcial. Cabe destacar que en el caso de producción, el GRAFCET de producción ya se ha generado en la fase de automatización, de manera que lo que hay que establecer aquí es la relación con el resto de módulos. En el caso del módulo de modos de marcha el GRAFCET de conducción promueve la activación y desactivación del módulo de producción, que normalmente presenta un desarrollo secuencial cíclico. Finalmente, mediante el módulo de seguridad, el GRAFCET de seguridad pertinente vigila los dos módulos anteriores ante la posible aparición de fallos o situaciones de emergencia en el sistema automatizado. - Los GRAFCET parciales se integran de forma modular y estructurada en un solo GRAFCET general que contemple todos los módulos enunciados en función de la complejidad del problema, mediante las reglas de forzado y las reglas de evolución. - El operario procede a la supervisión cuando está vigilando la evolución del proceso controlado automáticamente, y está atento a la presencia de posibles imprevistos que merezcan activar el módulo de seguridad e intervenir directamente en el mismo. Una vez la fase de supervisión ya está consolidada, hay que establecer la fase de interacción.

14 Interacción En la interacción entre la supervisión humana llevada a cabo por el operario y el proceso controlado por parte del automatismo, hay que concretar la intervención del operario mediante el diseño del panel de mando en función de las acciones físicas sobre dispositivos y la recepción de señales informativas visuales o acústicas. Los dispositivos concretos a utilizar dependen de los módulos definidos en la fase denominada supervisión. Para el diseño del panel de mando se utilizan conceptos que aparecen en la normativa de seguridad en máquinas, así como especificaciones ergonómicas y el conjunto de situaciones a tratar mediante la guía GEMMA. El anexo A muestra en detalladamente esta integración. En función de la complejidad del problema, el operario debe conocer qué dispositivos necesita y si el panel es el adecuado o conviene hacer mejoras. En automatización industrial, existe una gran diversidad de dispositivos, que se engloban en lo que se conoce como interfaz persona-máquina (HMI human-machine interface) de manera que aquí no se pretende abordar el tema en detalladamente sino tan sólo ofrecer un panel de mando apto para su uso con la guía GEMMA. La comprensión de la fase de interacción es vital para que el usuario pueda clasificar las diversas situaciones que se dan en el sistema automatizado y procesar la información e intervenir con coherencia. El detalle de cada uno de los dispositivos se comentará con más detalle cuando se aborde la utilización de la guía GEMMA. Baste decir aquí que el panel de mando está formado por un conjunto de dispositivos informativos visuales DIV situados en la parte superior del panel, y por un conjunto de controladores situados en la parte inferior del panel. Este panel puede situarse físicamente en una zona cercana a los controladores y a la planta y/o máquina. Si es necesario, también puede complementarse con paneles auxiliares de accionamiento individual de actuadores, aunque para su utilización en sistemas electroneumático, por ejemplo, podemos acceder a los actuadores directamente sobre las electroválvulas que dispongan de accionamiento manual. Otra posibilidad de auge reciente radica en diseñar dispositivos -tanto informativos como controladores-, mediante librerías de instrumentación virtual, de forma que los objetos gráficos forman parte de terminales programables alfanuméricos, monitores táctiles u ordenadores industriales. Una vez realizadas las fases de automatización, supervisión e interacción, y antes de seguir con el resto de fases, el operario puede rehacer convenientemente cada una de ellas a medida que aumenta el conocimiento experto del funcionamiento del sistema. A continuación, se procede a las fases de implementación y pruebas.

15 Implementación Sin duda, ésta es la parte más práctica del método y escapa a las pretensiones de este libro. Son sus pasos más significativos: - Selección del lenguaje de programación del automatismo. - Traducción de GRAFCET a lenguaje de programación. Esta fase requiere las habilidades prácticas del operario en la programación de automatismos. Respecto a la traducción de GRAFCET a lenguaje de programación de autómatas como, por ejemplo, el esquema de contactos-, algunos usuarios utilizan el GRAFCET de tercer nivel en su descripción operativa. Otros usuarios prefieren pasar directamente el GRAFCET de segundo nivel, en su descripción tecnológica, al formato de esquema de contactos. Existe otra posibilidad, que es la formulación de las etapas y transiciones del GRAFCET en la forma de biestable S/R (S set, R reset). Cabe destacar que el usuario debe respetar las singularidades observadas, ya que cada casa comercial 2. Estado del Arte 2.1 Máquina cortadora de tubos Antecedentes de la invención La presente invención se refiere al sector de las máquinas cortadoras de tubos movidas a motor y más especialmente a las máquinas cortadoras de tubos sobre banco o suelo y portátiles, en las cuales la acción del corte se controla a mano por parte del operario. Las máquinas cortadoras de tubos movidas a motor del tipo introducidas por la presente invención son ya muy conocidas y generalmente incluyen una estructura básica o bancada con rodillos que sostienen un tubo a cortar y una rueda cortadora movida a motor montada en la bancada para desplazarse en acoplamiento con el tubo a cortar. Una de estas máquinas se describe por ejemplo en US-A de Roescheise cuya forma de dos partes se basa en la reivindicación independiente 1 y en la cual se monta la rueda cortadora sobre una palanca articulada que se desplaza hacia un tubo a cortar por medio de un conjunto cilindro y pistón hidráulicos a través de una bomba motorizada montada en la bancada de la máquina. La bomba es accionada por un electromotor montado sobre la bancada y a través de una transmisión de polea y correa y la rueda cortadora es movida por el mismo electromotor y a través de un tren de engranajes con una entrada común en el accionamiento de la bomba. Una válvula accionada a pedal controla el flujo del líquido hidráulico en el conjunto de cilindro y pistón para desplazar la rueda cortadora en su acoplamiento con el tubo a cortar. Cuando se suelta el pedal, se abre el circuito del líquido al conjunto de cilindro y pistón, la rueda cortadora es apretada

16 por el muelle fuera del tubo y a no ser que el motor se desconecte, la rueda cortadora sigue girando y la bomba mueve el líquido hidráulico en la modalidad de desviación. (Electric, 2010) 2.2 Máquinas en el mercado Máquinas para cortar manguera M-16 La sierra hidráulica robusta para manguera M-16 es ideal para la manguera pesada del corte todo el dia. El M-16 ofrece una lámina de 16 pulgadas, un motor 10hp, un mecanismo de doblez accionado hidráulicamente, y un sistema refrigeración por agua autónomo del corte. Estas características permiten que usted corte la manguera pesada hasta 2 a 6 pulgada fácilmente. El doblador hidráulico permite control de velocidad excelente durante el corte, y un movimiento rápido de la contracción. Muchos operadores encuentran que la combinación de estas características elimina la necesidad de la limpieza adicional de mangueras después de cortar. (M-16 cortadora) Características Taller SAE R13 y SAE R 15* 3 " Producción SAE R13 y SAE R 15* 3 " SAE R12 2 " 4 industriales " Máximo fuera de Ø 125 milímetros Sistema de enfriamiento opcional DBA del nivel de ruidos 69 Motor del freno SÍ Conexión 100 de la succión Conducir 7.5 kilovatios Lámina de corte (milímetro) 520x4x120 DN de cepillado LxWxH (milímetro) 800x780x1700 Peso 280 kilogramos Estándar hidroneumático Estándar del banco Forma de V SÍ

17 Figura 8 Máquinas para cortar manguera M-16 [M-16 cortadora] (Marken Manufacturing, 2010) El Marken serie 500 El Marken serie 500 es una de las máquinas cortadoras para manguera más ampliamente utilizadas del mundo para automáticamente medir y cortar la manguera, Usando un proceso patentado, estas máquinas son las más rápidas y exactas que se pueden conseguir. El 500S completamente automático es rápido y fácil de operar. Insertar simplemente la manguera, fijar su longitud y cantidad, y el comienzo de la prensa. El 500S utiliza corte húmedo para reducir al mínimo humo, y la contaminación. La exactitud se lleva a cabo dentro del.1 a.3 por ciento de la longitud total. Las opciones incluyen la marca de la manguera del chorro de tinta, las marcas de inserción impresas en ésos, las opciones especiales de una autógena de PTFE que elimina extremos señalados por medio de luces de la manguera de PTFE, y software del corte del kit para manejar los kits y los números de parte de su cliente. (Marken Manufacturing, 2010) Figura 9 Marken Serie500 (Marken Manufacturing, 2010) De esta manera encontraremos en el mercado diversidad de equipos que realizan esta operación, así como la ya existente en la empresa. Con ello la idea es realizar un mejoramiento a dicha máquina, la cual ya estaba desarrollada pero como ya se ha mencionado para la visión de la producción a futuro presenta deficiencias en cuanto a cantidad y calidad del corte.

18 En la compañía Fresenius existe una máquina para este fin la cual realiza dicha operación de corte de manguera utilizada para este fin. Que está compuesta así: Figura 10 Carrete Sobre este se montan los rollos de manguera como se ve en la figura 8, los cuales van a ser cortados. Figura 11 Contadores Estos elementos que se ven en la figura son los contadores, uno de ellos es el contador de medida que es el que permite el cambio del tamaño de la manguera. Este contador fusiona dentro de un valor digital que ya ha sido relacionado y con ciertos valores nos da la medida requerida de corte. El otro contador nos permite determinar la cantidad de tubos o mangueras cortadas. Además de los botones de inicio y parada y encendido general de la máquina.

19 Figura 12 Arrastre manguera Este dispositivo es el que permite el arrastre de la manguera, para este caso esta accionado por un motor acoplado a un reductor. Lo cual es para nuestro caso uno de los elementos a mejorar dentro del desarrollo del proyecto. Por que debido a esto las medidas no son precisas y los cortes aunque controlados por el contador de longitud, presentan una tolerancia muy grande. Figura 13 Salida manguera y corte. Este elemento es el que permite la salida de la manguera de manera correcta y hace que el corte sea totalmente recto. El desarrollo de este sistema se va a duplicar en la ideal del proyecto ya que se van a manejar dos carretes y por consiguiente se necesitan dos cuchillas de corte.

20 3. Marco referencial En esta sección trataremos los equipos a utilizar para la automatización del sistema dentro de los que tendremos que incluir P.L.C, servomotor, sensores, actuadores, protecciones, pantallas o H.M.I. Dentro de este marco definiremos cada uno de los elementos a usar así como la marca, datos básicos del elemento, alimentación y utilización entro del proyecto El PLC Para la implementación de este sistema se escogió un PLC de la marca Omron con referencia CP1L-L14DT-D. El objetivo principal, es dar una visión general de las características que incorpora el autómata programable de la serie CP1L que se va a utilizar en el proyecto. Figura 14 PLC CP1L-L14DT-D Las características más importantes de este equipo son las siguientes: Características CP1L- L14DT-D Alimentación Capacidad de programa Máx. núm. de E/S 54 E/S normales 14 Puntos de Entrada 8 Entradas de interrupción o respuesta rápida Puntos de Salida 6 Especificaciones de S Entradas de contador de alta Velocidad Salidas de pulsos Modelos de continua (terminados en -D): 24 Vcc 5 Kpasos 4 máx. Salidas transistor NPN: Modelos con T antes de sufijo final. 4 contadores/2 ejes, 100 KHz (monofase). 100 KHz para pulsos up/down o pulsos más dirección, 50 KHz para fase diferencial. Tabla 2 Características PLC 2 ejes, 100 KHz (salidas transistor)

21 COMPARATIVO DE EFICIENCIAS DATOS ROLLOS POR LOTE EQUIPO ACTUAL EQUIPO PROYECTADO ACOPLE 4 (150m POR ROLLO) CORTES/MINUTO CORTES/MINUTO MEDIDAS 11,5 mm 11,5 mm TOLERANCIAS ± 1 mm ± 0,5 mm AHORRO ACOPLE SISTEMA TUBO 100 (350m POR ROLLO) CORTES/MINUTO 6m/Rollo CORTES/MINUTO MEDIDAS 960 mm 960 mm TOLERANCIAS ± 10 mm ± 5 mm AHORRO SIST. TUBO Tabla 3 Cuadro comparativo proyectado. 1m/Rollo VISTA GENERAL PROYECTO Figura 15 Vista parcial del Proyecto.

22 Tabla de figuras Figura 1 Colocar tubo de diálisis Figura 2 Pasos de la diálisis y bolsa Figura 3 Armazón estructural... 6 Figura 4 Sistema de arrastre... 6 Figura 5 Carrete... 7 Figura 6 Sistema de Control... 7 Figura 7 Diagrama GEMMA (Balcells, 2002) Figura 8 Máquinas para cortar manguera M-16 [M-16 cortadora] (Marken Manufacturing, 2010) Figura 9 Marken Serie500 (Marken Manufacturing, 2010) Figura 10 Carrete Figura 11 Contadores Figura 12 Arrastre manguera Figura 13 Salida manguera y corte Figura 14 PLC CP1L-L14DT-D Figura 15 Vista parcial del Proyecto

23 Bibliografía Balcells, J. (2002). Automatas programables. Barcelona: Marcombo S.A. Bossy, J. C. (1995). Grafcet practica y aplicaciones. Barcelona: UPC. Cliford K Ho Alex Robinson, D. R. (2005). Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring Sensors. Pearson Educations. Electric, E. (18 de 11 de 2010). Recuperado el 9 de Enero de 2011 Electric, E. (05 de abril de 2010). Emerson electric. Recuperado el 15 de Febrero de 2011, de html Grames, C. (2006). Encyclopedia of sensor. Chicago: American Scientific Publishers. Kosow, I. L. (1993). Máquinas electricas y transformadores. Pearson. Marken Manufacturing. (12 de Diciembre de 2010). Recuperado el 12 de Enero de 2011, de html mex, C. (2009). Cortadoras de tubo Curva Mex. Recuperado el 15 de Febrero de 2011, de Pallas, R. (2003). Sensores y Acondicionadores de Señal (Cuarta edición ed.). Barcelona, España: Marcombo S.A. Patients, A. A. (2006). Entendiendo sus opciones de dialisis peritoneal. Baxter Folleto, 3-6. Vilanova, R. (2005). Automatizacion de procesos mediante la Guia GEMMA. Barcelona: UPC Editores. Welsby, K. a. (2005). Capacite and inductive displacement sensor. Burlington: Newnes. Wilson, L. B. (1993). Comparative Programming Lenguajges. Addison Wesley.