Diseño y construcción de una máquina para realizar doblado, cortado y sellado de bolsas de polipropileno y polietileno

En la actualidad los grandes avances tecnológicos presentan un constante desarrollo, generando así la necesidad de mejorar la productividad, flexibilidad, calidad y economía que son cada ves mas exigentes, haciendo de las industrias sectores mas competitivos a nivel nacional e internacional lo cual...

Full description

Autores:: López Rolón, Fabián
Rivera Martínez, Jorge Armando

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2007

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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En un proceso productivo no siempre se justifica la implementación de sistemas de automatización, pero existen ciertas señales indicadoras que justifican y hacen necesario la implementación de estos sistemas, como requerimientos de un aumento en la producción, requerimientos de una mejora en la calidad de los productos, la necesidad de bajar los costos de producción, la escasez de energía, el encarecimiento de la materia prima, la necesidad de protección ambiental, la necesidad de brindar seguridad al personal y el desarrollo de nuevas tecnologías. El avance en sistemas de software y hardware hacen de la automatización una posibilidad al alcance de todos. Las nuevas tecnologías y su fácil acceso darán un cambio significativo en la forma como verán las nuevas generación los problemas industriales y la importancia que ella implica, creando así una actitud mucho mas innovadora que les permitirá tener una capacidad de dar soluciones a un nivel industrial en crecimiento y cada vez mas competitivo, mejorando los procesos productivos y por ende mejores alternativas que aran industrias mas competitivas. Este proyecto busca mejorar la productividad de las industrias en pleno crecimiento y que puedan adquirir maquinarias que les permitan ser competitivos en el mercado, dejando atrás el fantasma económico que implica la automatización, mejorando la productividad y la calidad del producto.1. INTRODUCCIÓN 1 2. OBJETIVOS 2 2.1. OBJETIVO GENERAL 2 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2 3. ANTECEDENTES 3 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5 4.1. PROBLEMA 5 4.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 6 5. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA 7 6. JUSTIFICACIÓN 8 7. ESTADO DEL ARTE 10 8. MARCO TEORICO 11 8.1. MAPA CONCEPTUAL DE PROCEDIMIENTO 11 8.2. MATERIALES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN 12 8.2.1. Polipropileno 12 8.2.1.1. Propiedades 12 8.2.1.2. Aplicaciones 13 8.2.2 Polietileno 13 8.2.2.1 Tipos de Polietileno 14 8.2.2.2 Polietileno de alta densidad (HDPE) 14 8.2.2.3 Características 15 8.2.2.4 Aplicaciones 15 8.2.2.5 Polietileno de baja densidad (LDPE) 16 8.3 SISTEMA AUTOMATIZADO 17 8.3.1. Parte Operativa 17 8.3.2. Parte de Mando 17 8.3.3. Objetivos de la Automatización 18 8.4 CONTROL 18 8.4.1. Control automático 19 8.4.2. Clasificación de los sistemas de control 19 8.4.3. El lazo realimentado 20 8.4.4. Realimentación 21 8.4.5. Características de la realimentación 22 8.4.6. El actuador final 22 8.4.7. El proceso 22 8.4.8. El controlador automático 22 8.4.9. Controlando el proceso 23 8.4.9.1. Tipos de respuestas de controlador 23 8.5. MICROCONTROLADOR PIC 24 8.5.1. Características 25 8.6. TRANSDUCTORES 26 8.6.1. Estructura genérica de un sensor o transductor. 27 8.7. CONTROL DE TEMPERATURA 28 8.7.1 Pirómetro 29 8.7.1.1. Rasgos principales 29 8.7.2. Termocupla Tipo J (Fe - CuNi ) 30 8.7.3. Planta del elemento calefactor 31 8.7.4. Estrategia de control de temperatura 33 8.7.5. Estructura básica del Control PID Fuzzy Autosintonizable 36 8.7.6. Procedimiento para la implementación del control PID Fuzzy 40 8.7.7. Diseño de sistema de Control de Temperatura del Ferroniquel 46 8.7.8. Procedimiento de configuración y análisis del controlador 52 8.7.9. Secuencia de programación 55 8.8. VARIADOR DE VELOCIDAD PARA MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO 57 8.8.1. Aplicación de los motores asincrónicos trifásicos 59 8.8.2. Regulación por impulsos 59 8.9. ALTIVAR 11 ATV 11HU41M2E 60 8.9.1. Aplicaciones 60 8.9.2. Funciones 61 8.9.3. Opciones 61 8.9.4. Esquemas 62 8.9.4.1. Esquemas con contactor de línea 62 8.9.5. Terminales de control 63 8.10. MODULO LCD 65 8.10.1. Configuración de pines del módulo LCD 66 9. ACTUADORES 68 9.1. MOTO REDUCTOR DC 68 9.1.1. Funcionamiento 68 9.2. MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN 69 9.2.1. El sistema trifásico 69 9.2.2. Conexión del motor trifásico 70 9.2.3. Potencia 71 9.2.3.1. Para sistemas trifásicos 74 9.2.3.2. Para sistemas monofásicos: 74 9.2.3.3. Cálculo de la potencia y del par motor 74 9.2.4. Regulación de la velocidad de rotación 75 10. CIRCUITOS DE CONTROL 76 10.1. CIRCUITO DE PROCESAMIENTO DE DATOS DIGITALES Y CONTROL 76 10.2. CIRCUITO DEL TECLADO MATRICIAL DE CONTROL 78 10.2.1. Menús de programación de la maquina 79 10.2.1.1. Menú de materiales plásticos 79 10.2.1.2. Menú de parámetros de programación 80 10.3. CIRCUITO DE LA FUENTE DE 5V, 12V Y DE 1.25 – 18V DC REGULABLE QUE ALIMENTARAN LOS CIRCUITOS DE CONTROL 82 10.3.1. Transformador de entrada 83 10.3.2. Diodo rectificador 86 10.3.3. Caída de tensión en los diodos 87 10.3.4. Selección del filtro 88 10.3.4.1. Filtro RC 91 10.3.5. El regulador de voltaje 92 10.3.5.1. Reguladores de la serie 78XX 93 10.3.5.2. Cálculos del regulador ajustable LM317 94 10.3.5.3. Disipación de potencia en los reguladores 97 10.3.5.4. Cálculos de disipación 98 10.4. CIRCUITO DE LA FUENTE DE 24VDC REGULABLE QUE ALIMENTA EL MOTOR DEL DISPENSADOR Y LA BANDA 99 10.4.1. Comportamiento de la fuente 101 10.4.2. Cálculos de la fuente de 24 VDC 103 10.4.3. Calculo de disipación de potencia en los reguladores 104 10.5. CIRCUITO DE CONTROL DE SEÑAL CON RELES 105 10.6. CIRCUITO DEL SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR DEL DISIPADOR 108 10.6.1. Cálculos para los elementos del puente H 109 10.6.2. Datos del Motor 111 10.6.3. Optosiladores 111 10.6.4. Transistores NPN y PNP Darlington 112 10.6.5. Explicación del Circuito Inversor de Giro del Motor 112 10.7. CIRCUITO SENSOR DE DETENCIÓN DE MATERIAL Y CONTEO DE BOLSAS Y LOTES 113 11. MATERIALES UTILIZADOS 115 11.1. ACEROS GRADO INGENIERÍA 115 11.2. ACEROS SAE 1020 115 11.2.1. Características de empleo 115 11.2.2. Aplicaciones 116 11.2.3. Soldadura 117 11.3. ACERO SAE 1045 117 11.3.1. Características de empleo 117 11.3.2. Maquinabilidad 118 11.3.3. Soldabilidad 119 11.4. ACERO SAE 4140 119 11.4.1. Características de empleo 119 11.4.2. Soldabilidad 120 11.4.3. Maquinabilidad 120 11.5. ALUMINIO 121 12. MECANISMOS 122 12.1. SISTEMA DE POLEAS 122 12.1.1. El cuerpo 123 12.1.2. El cubo 123 12.1.3. La garganta o canal 124 12.1.4. Utilidad 124 12.1.5. Relación de velocidades 126 12.1.6. Velocidades de ejes rotatorios 126 12.2. TRANSMISIÓN POR CORREAS 126 12.2.1. Dispositivos tensores para el accionamiento de correas en V 127 12.2.2. Determinación de la polea 127 12.3. MECANISMO DE BIELA-MANIVELA 130 12.3.1 Descripción 131 12.3.2. Características 133 12.3.3. Manivela 135 12.3.3.1. Utilidad 137 12.3.4. Excéntrica 138 12.3.4.1. Descripción 138 12.3.4.2. Utilidad 139 12.3.5. Biela 141 12.3.5.1. Descripción 141 12.3.5.2. Utilidad 143 12.4. MECANISMO DE TORNILLO 144 13. DISEÑO MECATRÓNICO 145 13.1. DISEÑO GENERAL DE UN PROCESO AUTOMATIZADO PARA REALIZAR DOBLADO, CORTADO Y SELLADO DE BOLSAS DE POLIPROPILENO Y POLIETILENO 146 13.2. DIMENSIONES DEL CHASIS DE LA MAQUINA. 148 13.3. SOPORTE DE ROLLO VERTICAL 149 13.4. SOPORTE DE ROLLO HORIZONTAL 150 13.5. HERRAMIENTA Y RODILLOS DE DOBLADO 151 13.6. RODILLOS TENSORES 152 13.7. PLATINAS CON CORREDERAS DE SUJECION 153 13.8. RODILLOS DE ARRASTRE 154 13.9. MECANISMO DE SELLADO Y CORTADO 155 13.10. PLATAFORMA INFERIOR AJUSTABLE PARA SELLADO Y CORTADO 156 13.11. BANDA TRANSPORTADORA 157 13.12. DISPENSADOR 158 14. PROGRAMA IMPLEMENTADO PARA MANEJAR LA MÁQUINA 159 15. PRUEBAS Y AJUSTES 165 15.1. PRUEBAS DEL SISTEMA DE DOBLADO 165 15.1.1. Prueba con material plástico polipropileno metalizado 166 15.2. PRUEBAS DEL MECANISMO DE SELLADO Y CORTADO 167 15.3. PRUEBAS DEL MECANISMO DISPENSADOR 169 CONCLUSIONES 172 GLOSARIO DE TERMINOS 173 RECOMENDACIONES 176 BIBLIOGRAFIA 177 BIBLIOGRAFIA DE INTERNET 178PregradoAt present the great technological advances present a constant development, thus generating the need to improve productivity, flexibility, quality and economy that are increasingly demanding, making the industries more competitive sectors at national and international level which cannot be letting much less go by in these moments where globalization is taking over. In a production process, the implementation of automation systems is not always justified, but there are certain indicative signs that justify and make the implementation of these systems necessary, such as requirements for an increase in production, requirements for an improvement in the quality of products. , the need to lower production costs, energy shortages, the rising cost of raw materials, the need for environmental protection, the need to provide security for personnel and the development of new technologies. Advances in software and hardware systems make automation a possibility within everyone's reach. New technologies and their easy access will give a significant change in the way the new generation will see industrial problems and the importance that it implies, thus creating a much more innovative attitude that will allow them to have the ability to provide solutions at an industrial level in growth and increasingly competitive, improving production processes and therefore better alternatives that will make industries more competitive. This project seeks to improve the productivity of industries in full growth and that can acquire machinery that allows them to be competitive in the market, leaving behind the economic ghost that automation implies, improving productivity and product quality.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDiseño y construcción de una máquina para realizar doblado, cortado y sellado de bolsas de polipropileno y polietilenoDesign and construction of a machine to perform folding, cutting and sealing of polypropylene and polyethylene bagsIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPPlastic Packaging IndustryPlastic bagsMachine DesignMechatronic EngineeringAutomationResearchSealing mechanismsMechatronic designPulley systemIndustria de empaques de plásticoBolsas de plásticoDiseño de máquinasIngeniería mecatrónicaAutomatizaciónInvestigacionesMecanismos de selladoDiseño mecatrónicoSistema de poleasLópez Rolón, Fabián, Rivera Martínez, Jorge Armando (2007). Diseño y construcción de una máquina para realizar doblado, cortado y sellado de bolsas de polipropileno y polietileno. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABERDMAN, Arthur G. Diseño de mecanismos análisis y síntesis. México; Prentice Hall Editorial, 1998.Lewis Paul H. Sistemas de control en ingeniería. Madrid. Prentice hallANGULO, José Maria y otros. Microcontroladores PIC, Diseño Practico De Aplicaciones para PIC 16f87x. España: Mc Graw Hill, 2000. p. 9-11.BEER, Ferdinand P. Mecánica De Materiales Segunda Edición. Colombia: Mc Graw Hill, 2001.Díaz. Carlos. Orientación para el diseño de Fuentes de Alimentación”. p. 2,3, 4, 6, 10, 15,16. 2005.McCORMAC, Jack C. Diseño de Estructuras Metálicas. México: RSI, 1975. 789p.Catálogo variadores de velocidad para motores asíncronos altivar 11. Schneider Electric de ColombiaCatálogo para motores trifásicos de inducción. SiemensDATA SHEET, PIC16F873A-874A-876A-877A [en línea], Ed. 2003. 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Diseño y construcción de una máquina para realizar doblado, cortado y sellado de bolsas de polipropileno y polietileno

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