LÓPEZ, J. SANTO, M. Septiembre 2014.

Transcripción

1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA DE CORTE LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL DE LÁMINAS DE PLÁSTICO PVC CON UN SISTEMA HMI PARA LA INDUSTRIA PLÁSTICA BROTHER S LÓPEZ, J. SANTO, M. Septiembre 2014.

2 OBJETIVO GENERAL DISEÑAR Y CONSTRUIR UNA MÁQUINA DE CORTE LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL DE LÁMINAS DE PLÁSTICO PVC DE HASTA 250 MICRAS DE ESPESOR CON UN SISTEMA HMI PARA LA INDUSTRIA PLÁSTICA BROTHER S.

3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Recopilar la información necesaria acorde a los requerimientos del proyecto. Diseñar y seleccionar los elementos constitutivos de los sistemas de la máquina. Construir y montar el sistema mecánico y neumático de la máquina. Implementar el sistema de control del proceso con el PLC. Configurar la interface para implementar el sistema HMI. Elaborar el manual de operación y el plan de mantenimiento de la máquina.

4 Planteamiento del Problema Utilización de la materia prima (PLÁSTICO PVC) Proceso para la elaboración de diferentes tipos de productos

5 Método de corte tradicional (Corte transversal).

6 Parámetros de Diseño Capacidad de corte de la máquina: 400 ciclos/hora. Capacidad de carga en el desbobinado: Bobina de 45 Kg (441,5 N). Espesor de corte: Lámina de 0,120 a 0,250 mm. Dimensión de corte transversal: Variable. Dimensión de corte longitudinal: Variable. Dimensiones de la máquina: Longitud < 2,5m. Ancho < 1,5m. Altura < 1,2m. Software de diseño: SolidWorks Premium Criterio de diseño: Energía de la distorsión. Factor de seguridad: 2,5 4.

7 Sistema Mecánico

8 Velocidad de operación de la máquina Tiempos de Corte Velocidad lineal del film PVC

9 Sistema de Desbobinado

10 Sistema de Desbobinado Mecanismo A Von Mises = MPa FS = 7.34

11 Sistema de Desbobinado Mecanismo B Von Mises = MPa FS = 6.25 MPa

12 Sistema de Frenado

13 Sistema de Frenado Von Mises = MPa FS = 7.96

14 Sistema de guiado

15 Sistema de guiado Von Mises = MPa FS = 10.75

16 Sistema de corte longitudinal

17 Sistema de corte longitudinal Von Mises = MPa FS = 10.29

18 Sistema de Arrastre

19 Sistema de Arrastre FS = URES = 0.63 mm

20 Transmisión de potencia del Sistema de arrastre

21 Sistema de Corte Transversal

22 Sistema de Corte Transversal FS = 6.65 URES = 0,41 mm

23 Transmisión de potencia del Sistema de Corte Transversal

24 Transmisión de potencia del Sistema de Corte Transversal

25 Estructura Soporte

26 Estructura Soporte Von Mises = MPa FS = 4.11

27 Sistema Neumático

28 Sistema Neumático Simulación en Festo Fluidsim V3.6

29 Sistema Eléctrico F L L 3 P P1 P2 P3 S1 P5 P6 P7 P8 P9 K10 K11 P13 K12 SV P S2 S1 P S K L N COM X1 X3 X5 X7 X11 X13 X15 X17 X21 COM X20 FG X0 X2 X4 X6 X10 X12 X14 X16 XC-32T PWR RUN ERR 24V 0V A COM 0 COM 1 COM2 Y3 Y5 Y6 Y10 COM 4 Y13 Y15 B Y0 Y1 Y2 Y4 COM 3 Y7 Y11 Y12 Y14 SERVODRIVE S1 S2 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15

30 #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG Sistema Eléctrico 220V/3F 60Hz L1 L2 L3 Breaker principal de circuito 16A, 220V Breaker 10A, 220V K15 #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG #14 AWG K4 K5 K8 K9 K10 K Breaker 1A, 220V 3 3 K14 K6 K7 4 4 FWD REV COM Variador de frecuencia Servodrive A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 EV1 EV2 EV3 EV4 EV5 EV6 A2 A2 A2 A2 A2 M 3F Servomotor

31 Tablero Eléctrico Selección de componentes

32 Sistema de control

33 Implementación del HMI

34 Implementación del HMI

35 Pruebas y resultados

36 ANALISIS TÉCNICO ECONÓMICO

37 CONCLUSIONES Se diseñó y construyó una máquina de corte longitudinal y transversal de láminas de plástico PVC de hasta 250 μm de espesor con un sistema HMI, la cual cumple con los parámetros de diseño y requerimientos operacionales solicitados por la Industria Plástica Brother s. Se recopiló la información necesaria de acuerdo con las exigencias del proceso de corte, lo cual permitió seleccionar la alternativa más adecuada para cada sistema de la máquina en función de algunos parámetros de evaluación como: costo, mantenimiento, funcionalidad, operación, etc. Mediante el PLC THINGET XC3-32RT-E se consiguió el control de la velocidad y posición del servo motor alcanzando una precisión en la medida de corte de +1 mm, tolerancia que está dentro de los requerimientos exigidos. También se implementó un sistema HMI, el cual establece una comunicación fácil, rápida y entendible entre el operador y la máquina. El capital asignado para la construcción de la máquina representa una excelente inversión ya que dicha cantidad se recuperará en un tiempo estimado de 1 año 8 meses considerando que con la automatización de un proceso manual se logró realizar la labor de 5 trabajadores. Con la implementación de la máquina se consiguió un incremento en la cantidad de cortes de láminas PVC de 150 cortes/h a 840 cortes/h, lo cual promueve a la industria a continuar con la automatización de nuevos procesos.

38 RECOMENDACIONES Para incrementar la producción de la máquina es necesario reducir el tiempo de corte transversal, por lo tanto es recomendable ampliar el diámetro de las poleas acopladas al motorreductor y al mecanismo tensor. Si se pretende controlar mayor número de parámetros como tensión y alineación automática de la lámina PVC, se recomienda adicionar módulos de entradas y salidas al PLC. Para reducir el trabajo realizado por el operador de la máquina, se recomienda diseñar y construir un sistema automático de montaje de bobinas de plástico PVC. Si en un futuro se requiere que la máquina sea totalmente automática, es necesario implementar un sistema automático de apilado de láminas PVC. Para la implementación de proyectos posteriores es recomendable utilizar equipos de la misma marca debido a la facilidad de comunicación entre dichos dispositivos.

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