TABLERO DIDACTICO DE AUTOMATIZACION (CONTROL DE MOTORES, ELECTRONEUMATICA Y PLC)
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- José María Vidal Cortés
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1 TABLERO DIDACTICO DE AUTOMATIZACION (CONTROL DE MOTORES, ELECTRONEUMATICA Y PLC) Galán Hernández José de Jesús, Herrera Martínez Cristhian Gonzalo, Jiménez Ramírez Felipe Emmanuel, Valdez Pérez Juan Carlos, Villalobos Hernández Leonardo Daniel Universidad de Guadalajara, CUCEI, Departamento de Ing. Mecánica Eléctrica Av. Revolución 1500 Puerta 10, CP 44430, Guadalajara, Jalisco, México. Tel. (33) extensiones 7706 y 7707 galan_01_jr@hotmail.com, brother_83_poli@hotmail.com, gejoman@hotmail.com, jcsetup@hotmail.com, macrossvf_19@hotmail.com RESUMEN Este proyecto consiste en el cálculo, diseño, selección de equipo y construcción de un tablero didáctico de acuerdo a las necesidades del plan de estudios de la carrera de técnico mecánico industrial de la escuela politécnica para su laboratorio de automatización. Con este tablero los alumnos de la carrera de TMI; podrán poner en práctica lo aprendido en clases y realizar diversas prácticas para así; estar mas preparados para lo que se puedan encontrar en la industria debido a que no hay empresa que no utilicen PLC S motores eléctricos y electro neumática para el funcionamiento de su maquinaria. El tablero contara con dos PLC de diferente fabricante para que el alumno conozca más de marcas y las diferencias o similitudes del equipo como su forma de programar el voltaje con el que funcionan sus componentes y una PC los cuales podrán ser utilizados en las practicas de control de motores y electro neumáticas. Otros elementos con los que cuenta el tablero para realizar practicas de control de motores; el tablero contara con el siguiente equipo: una serie de motores trifásicos y monofásicos de diferente caballaje, relevadores, contactores, guarda motores, temporizadores, botoneras (N.A y N.C), botoneras de paro de emergencia, una alarma sonora y lámparas indicadoras, variadores. Para la realización de practicas de electro neumática el tablero cuenta con un bloque de electro válvulas (5 / 2) a 24 vcd, pistones neumáticos de doble y simple efecto, sensores magnéticos, capacitivos e inductivos, Limit Switch de rodillo, reguladores de unidireccionales de flujo, temporizadores, relevadores, botoneras (N.A Y N.C) botones de paro de emergencia y palanca de posiciones. El equipo antes mencionado estará montado en el tablero y se conectara en la parte interna del tablero a unas terminales conocidas como bananas o macho y hembra para que los alumnos de la carrera de TMI realicen los circuitos diseñados en las clases de teoría. También se contara con terminales con salidas de voltaje marcadas como L1, L2, L3, N y para las terminales con salidas de voltaje de corriente directa se utilizara una fuente de voltaje a 24 vcd, las terminales se marcaran con 0v y 24v ANTECEDENTES La industria moderna, la industria de hoy tiene la tecnología para producir esa cantidad de satisfactores, pero solo existe un camino que hoy por hoy es el mas viable para poder producir en serio y en serie tal cantidad de productos, este camino se conoce como AUTOMATIZACION. Que es dotar de cierto grado de autonomía propia a las maquinas, autonomía que lejos de poder crear desempleo, genera mas trabajo por que al producir mas bienes, hay mas capacidad de venta y al haber mas ventas, estas generan mas ganancias y al haber mas ganancias, hay mas capital para invertir en mas fuentes de trabajo. Por otro lado, la automatización obliga al trabajador a capacitarse pues al automatizarse la maquina en la que trabaja se enfrentara a nuevas tecnologías que le serán difíciles de comprender y manejar si no se capacita, y con la capacitación vienen nuevas oportunidades de superación personal. [1]
2 La automatización en la actualidad se lleva a cabo mediante unas técnicas de ingeniería, conocidas como técnicas de automatización y son: Tecnología Eléctrica Tecnología Electrónica Tecnología Mecánica Tecnología Hidráulica Tecnología Neumática Así como las tecnologías híbridas que son resultado de la fusión de dos o más técnicas de las arriba mencionadas por ejemplo: Tecnología Electro-Mecánica Tecnología Electro-Neumática Tecnología Electro-Hidráulica Tecnología Hidr.-Neumática Tecnología Óleo-neumática Etc. El objetivo principal de este trabajo es mostrar el funcionamiento del control eléctrico de motores, electro neumática, PLC y también realizar una serie de prácticas que de la carrera de técnico mecánico industrial. DESARROLLO Al contar con los cálculos y los materiales se procedió ala construcción del la estructura Ya que contamos con la estructura principal se procedió a cortar y montaje de los paneles de mdf donde se montara el equipo [2]
3 Por último se instalo el quipo en el tablero, se cableo y conecto. Después se realizaron pruebas del funcionamiento del equipo. Ya comprobado el buen funcionamiento del tablero se empezó desarrollar una serie de practicas que podrán realizarse en este tablero. Debido a que durante la realización de este documento faltaba definir algunos puntos con el encargado de la carrera Técnico Mecánico Industrial respecto al diseño final para el máximo aprovechamiento didáctico, por lo tanto solo presentaremos un bosquejo del mismo. CÁLCULOS CÁLCULOS ELÉCTRICO Se obtendrán las corrientes individuales de cada motor eléctrico tipo jaula de ardilla para después sumarlas y tener una corriente total, la cual nos dará la pauta para escoger e implementar las [3]
4 protecciones termomagnéticas del prototipo, para obtener así un mejor rendimiento y longevidad del equipo. I de Motor = Hp (746) / E* * 0.9 * 0.85 Motor 1, 1 Hp I = 1 (746) /.220* * 0.9 * 0.85 = A Motor 2, 5 Hp I = 5 (746) / 220* * 0.9 * 0.85 = A Motor 3, 3 Hp I = 3 (746) / 220* * 0.9 * 0.85= A Motor 4, 0.25 Hp I = 0.25 (746) / 220* * 0.9 * 0.85= A Motor 5, 0.25 Hp I = 0.25 (746) / 220* * 0.9 * 0.85= A Corriente total = A Ampacidad de conductores (capacidad de un conductor para transportar corriente eléctrica). S = 2 * L * I * / E * 3 = mm^2 - Motor 1 = 2 (1)(2.559 A)( 3)/ 220* 3 = mm^2 - Motor 2 = 2 (1)(22.16 A)( 3)/ 220* 3= mm^2 - Motor 3 = 2 (1)(13.29 A)( 3)/ 220* 3= mm^2 - Motor 4 = 2 (1)(1.08 A)( 3)/ 220* 3= mm^2 - Motor 5 = 2 (1)(1.08 A)( 3)/ 220* 3= mm^2 Después de realizar los cálculos anteriores concluimos que el conductor que necesitamos para el cableado es de Calibre del 14 AWG CALCULOS MECÁNICOS Con el peso de los motores utilizaremos la teoría de la viga hiper - estática, con seis cargas concentradas. Motores peso (Kg.) Kg. Por factores de seguridad y económicos se escogió el PTR (verde) para calcular los esfuerzos que tendrá este tablero, así como revisar el factor de seguridad de la mesa construida con madera. PTR (verde) 2x2 t = 3.2 cm. A = 5.97 cm W = 4.54 Kg./m Acero 1040 Estirado en frió σ = 669 Mpa σ = 565 Mpa [4]
5 E = 2.1 X 10 ^ 6 Kg./ cm. 2 Madera de aglomerado de 19 mm σ y = 436 Kg./ cm. 2 σ y = 668 Kg./ cm. 2 E = Kg./ cm. 2 Carga 1 40Kg = 20kg 2m Carga kg = 28.1kg 2m Carga kg/m x 2m= 9.08kg Dimensiones del tablero: Largo: 2.10 m Alto: 2 m Fondo: 60 cm CONCLUSIONES Este tablero didáctico tiene un funcionamiento total y la calidad del material con que se elaboró es de muy buena calidad. Con este proyecto estamos ayudando a la sociedad para que en la actualidad los egresados de la carrera de Técnico Mecánico Industrial estén más capacitados. Los conocimientos y experiencia individual fue de mucha ayuda en la elaboración de este proyecto. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Libros y publicaciones: Autómatas programables Instalación y prácticas A. Porras A.P. Montanero Editorial: Mcgraw-Hill Año:1990. Electrónica digital [5]
6 James W. Bignell and Robert l. Donovan Editorial: Continental Año: 1999 Introducción a la Neumática de FESTO Pneumatic Introducción a la Programación de los PLC S de FESTO Pneumatic Manual del Ingeniero Mecánico Theodore Baumeister Eugene A. Avallone Automatización Autores: Mtro: Gustavo Gutiérrez Corona Mtro: Alberto de la Mora Gálvez Mtro: Enrique Galván Morales Mtro: Roberto Cárdenas Rodríguez Editorial: Amate TITULO: Tablero didáctico de automatización (Control de Motores, Electro neumática y PLC) FUNCION: Prácticas de automatización CAMPO DE APLICACIÓN: Didáctico. CATEGORIA EN LA QUE PARTICIPA: EQUIPO DE LABORATORIO: (NUEVO) OBJETIVO GENERAL: Diseñar, calcular y construir un tablero didáctico en el cual se puedan realizar practicas de automatización como control de motores, electro neumática y PLC. OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1.-Diseñar, calcular y construcción de la estructura del tablero 2.-Seleccionar el equipo eléctrico y neumático 3.-.Diseño y montaje de la estética del equipo en el tablero 4.-diseño, cálculo y construcción de la red neumática 5.-Diseño, cálculo y construcción de la red eléctrica interna del tablero JUSTIFICACIÓN Este proyecto se realizo debido a la problemática de no contar con el equipo didáctico suficiente para la carrera de Técnico Mecánico Industrial. Al contar con este equipo los alumnos de la carrera [6]
7 TMI; al terminar sus estudios estarán más capacitados para los retos que se pueden encontrar en su vida laboral en la industria. Las ventajas de que la escuela cuente con este equipo es que los alumnos de ese plantel conozcan y trabajaran con equipo moderno que se utiliza en la industria en la actualidad Los beneficiados directos con el desarrollo de este proyecto son: La Escuela Politécnica de Guadalajara por que aumenta el equipo de práctica de sus instalaciones y los alumnos de la carrera TMI. Los beneficiados indirectos del proyecto son: las empresas por contar con mas y mejor capacitado personal para laborar en sus empresas [7]
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