Diseño y automatización de un puente grúa, aplicado a un proceso secuencial como el galvanizado
La automatización combina una serie de elementos mecánicos, electrónicos, neumáticos, etc, con el objeto de lograr la regulación adecuada de un proceso. De esta manera, se facilitan las tareas complejas, difíciles o tediosas, se abrevia considerablemente el tiempo requerido para realizarlas y se log...
- Autores:
-
Niño Tovar, Jaime Enrique
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2004
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- Acceso en línea:
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La automatización combina una serie de elementos mecánicos, electrónicos, neumáticos, etc, con el objeto de lograr la regulación adecuada de un proceso. De esta manera, se facilitan las tareas complejas, difíciles o tediosas, se abrevia considerablemente el tiempo requerido para realizarlas y se logra mayor seguridad en las operaciones. Un proceso secuencial es todo aquel en donde una etapa no se puede realizar antes de que la anterior no haya terminado. Un proceso como el galvanizado, el cromado, zincado o de recubrimientos con pinturas especiales en general es secuencial. Es un proceso en el que el transporte de material es indispensable y la precisión y rapidez del mismo, influye drásticamente en la productividad del proceso, si lo observamos como un todo. El proceso de galvanizado existente en la actualidad en la mayoría de empresas en Bucaramanga, es bastante ineficiente ya que por lo general es un proceso bastante artesanal, convirtiéndose día a día más obsoleto y poco competitivo. Con la implementación de un sistema de transporte de carga industrial y con la ayuda de la automatización se puede erradicar éste problema convirtiéndolo en un proceso mucho más moderno, rápido y productivo. |
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Niño Tovar, Jaime Enrique, Lengerke Pérez, Omar (2004). Diseño y automatización de un puente grúa, aplicado a un proceso secuencial como el galvanizado. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB BEATY, Wayne. Manual del Motor Eléctrico. México: McGraw-Hill. 2000. 1- 12 p. BROCKENBROUGH, Roger. Manual de Diseño de Estructuras de Acero. Segunda Edición. Bogotá: McGraw-Hill. 1997. 51-57p. BOLTON, W. Ingeniería de Control. Segunda Edición. México: Alfaomega. 2001, 43-63 p. Catálogo de Convertidores de Frecuencia - Micromaster. Siemens. Alemania: Siemens, 2002 Catálogo de Productos. Cia. General de Aceros. Bogotá: Cia. General de Aceros, 2002. Catálogo de Productos. Coffing Hoists. USA: Coffing Hoists, 2002. CHAPMAN, Stephen. Máquinas Eléctricas. Tercera Edición. Bogotá: McGraw-Hill, 2000. COM3LAB - Interactive Desktop Lab [CD-ROM]: Leybold Didactic GMBH, [Germany, 2000]. D-S0354 Huerth. CORRIPIO, SMITH. Control Automático de Procesos – Teoría y Práctica. México: Editorial Limusa, 1999 ETTER, Dolores. Solución de Problemas de Ingeniería con Matlab. Segunda Edición. Colorado: Prentice Hall, 1998. HELLMUT, Ernst. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 2. Barcelona: Editorial Blume, 1969. MCCORMAC, Jack. Diseño de Estructuras de Acero Método LRFD. México: Alfaomega. 1996, p. 159-165. MOTT, Robert. Resistencia de Materiales Aplicada. Tercera Edición. México: Prentice Hall, 1996. MOTT, Robert. Diseño de Elementos de Máquinas. Segunda Edición. México: Prentice Hall, 1992. OGATA, Katsuhiko. Problemas de Ingeniería de Control Utilizando Matlab. Madrid: Prentice Hall, 1998. PARDO, Aldo. Control de Motores en el Área Industrial. Mérida-Venezuela: II Simposio Internacional de Automatización y Nuevas Tecnologías, 2002. PARDO, Aldo. Accionamientos de CA a Frecuencia Variable. Colombia: Universidad de Pamplona, 2001. POSSO, Raúl. Manejo de Trasporte de Materiales – Grúas. Segunda Parte. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander, 1985. Disponible en Internet: http://www.asimet.cl/galvanizado.htm Disponible en Internet: http://www.construaprende.com/Trabajos/ Apuntes1/A1pag29.html Disponible en Internet: http://www.fornvalls.com/contenido2.htm Disponible en Internet: http://www.grugalva.com.mx/proceso.htm Disponible en Internet: http://www.grupo-maser.com/PAG_Cursos/ Auto/ auto2/auto2/PAGINA% 20PRINCIPAL/Automatizacion/Automatizacion.htm Disponible en Internet: http://www.infra.com.mx/productos/electrodos/ / clasificacion_electro.htm Disponible en Internet: http://www.monografias.com/trabajos14/uniones- desarmables/uniones-desarmables.shtml Disponible en Internet: http://personal3.iddeo.es/joseor/plcs.htm Disponible en Internet: http://www.vendo.com.pe/Accesorios/Caracteristicas %20de%20los%20pernos%20imperiales.htm |
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Un proceso secuencial es todo aquel en donde una etapa no se puede realizar antes de que la anterior no haya terminado. Un proceso como el galvanizado, el cromado, zincado o de recubrimientos con pinturas especiales en general es secuencial. Es un proceso en el que el transporte de material es indispensable y la precisión y rapidez del mismo, influye drásticamente en la productividad del proceso, si lo observamos como un todo. El proceso de galvanizado existente en la actualidad en la mayoría de empresas en Bucaramanga, es bastante ineficiente ya que por lo general es un proceso bastante artesanal, convirtiéndose día a día más obsoleto y poco competitivo. Con la implementación de un sistema de transporte de carga industrial y con la ayuda de la automatización se puede erradicar éste problema convirtiéndolo en un proceso mucho más moderno, rápido y productivo.INTRODUCCIÓN 1 DISEÑO METODOLÓGICO 3 1. ASPECTOS FÍSICO-MECÁNICOS 13 1.1 TRANSPORTE DE CARGA EN LA INDUSTRIA - PUENTES GRUA 13 1.1.1 Clasificación 13 1.1.2 Mecanismos 15 1.1.3 El Monorriel 23 1.1.4 Puentes Grúas Con Vigas Armadas 25 1.1.5 Algunos Aspectos Importantes para Tener en Cuenta 25 1.2 COLUMNAS 31 1.2.1 Empotramiento o Fijación de un Extremo y Longitud Efectiva 32 1.2.2 Razón de Delgadez o Relación de Esbeltez 33 1.2.3 Razón de Transición de Delgadez o Corte de Columna (Cc) 34 1.2.4 Métodos de Cálculo Según el Tipo de Columna 34 1.5 Uniones Desarmables 37 1.5.1 Tornillo 37 1.5.2 Soldadura 37 1.6 CARACTERÍSTICAS DE LOS PERNOS IMPERIALES 41 1.6.1 Designaciones para Pernos Según SAE 41 1.6.2 Designaciones para Pernos Según ASTM 41 1.7 PLACAS DE BASE PARA COLUMNAS 48 2. PROCESO DE GALVANIZADO 53 2.1 COMPORTAMIENTO DEL ACERO GALVANIZADO 54 2.2 DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE GALVANIZADO 55 2.2.1 Limpieza Cáustica 55 2.2.2 Lavado 55 2.2.3 Decapado Ácido 55 2.2.4 Lavado 56 2.2.5 Prefluxado 56 2.2.6 Flux en el Crisol de Galvanizado (Alternativo) 57 2.2.7 Crisol de Galvanización 57 2.2.8 Enfriamiento 58 2.2.9 Pasivación 58 3. MOTORES ELÉCTRICOS Y CONTROL DE MOTORES ASÍNCRONOS 59 3.1 TIPOS DE MOTORES ELÉCTRICOS 60 3.1.1 Motores De CD 60 3.1.2 Motores de CA 62 3.2 CONTROL DE MOTORES ASÍNCRONOS 64 3.2.1 Regulación de Velocidad de Motores de Corriente Alterna 64 3.2.2 Distintas Clases de Convertidores 65 3.2.3 El Rectificador 67 3.2.4 El Circuito Intermedio 69 3.2.5 El Inversor 69 3.2.6 Modulación por Ancho de Pulso 71 3.2.7 Estrategias de Control 76 3.2.8 Control Vectorial 80 4.0 AUTOMATIZACIÓN Y ASPECTOS IMPORTANTES DE CONTROL 85 4.1 AUTOMATIZACIÓN USANDO LÓGICA PROGRAMABLE 86 4.2 DEFINICIÓN DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE 87 4.2.1 Estructura Básica de un P.L.C 87 4.2.2 Funcionamiento Básico de un P.L.C 91 4.3 ASPECTOS IMPORTANTES DEL CONTROL 91 4.3.1 Estructura Simplificada del Bucle de Control Cerrado 91 4.3.2 Repuesta de Régimen Permanente 92 4.3.3 Respuesta Dinámica 93 4.3.4 Parámetros de Elementos con Retardo de Orden Superior (PTn) 95 4.3.5 Tipos de Controladores 95 4.3.6 Estructura del Controlador (PID) 96 4.3.7 Control Digital Automático 97 4.3.8 Componentes del Controlador Digital 98 5. ANÁLISIS Y DISEÑO 106 5.1 VELOCIDADES Y COEFICIENTES ESPECIALES 106 5.2 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE LA VIGA 112 5.2.1 Diseño a Flexión por Carga Móvil 112 5.2.2 Cálculo y Selección del Perfil 113 5.2.3 Comprobación de los Cálculos por medio de Simulación 117 5.3 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE LAS COLUMNAS 127 5.4 DISEÑO DE LA PLACA BASE 131 5.5 UNIÓN VIGA COLUMNA 132 5.6 ANÁLISIS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE INDUCCIÓN 133 5.6.1 Analogía y Aproximación de la Función de Transferencia de la Planta 136 5.6.2 Analogía y Aproximación de la Función de Transferencia del Sensor 142 5.6.3 Analogía y Aproximación de la Función de Transferencia del Controlador 143 5.6.4 Control Secuencial – Autómata Programable 149 5.7 SENSORES ELECTROMECÁNICOS - FINALES DE CARRERA 151 5.8 IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (P.L.C) 154 5.8.1 Descripción General del Proceso Secuencial 154 5.8.2 Descripción del Programa 158 5.8.3 Algoritmo De Control 160 5.9 IMPLEMENTACIÓN DEL VARIADOR 163 5.9.1 Selección de Los Variadores a Usar 165 5.9.2 Conexiones del Sistema en General 169 6. PRESUPUESTO ESTIMADO 175 6.1 COTIZACIÓN DE ALFREDO STECKERL HIERROS Y ACEROS S.A 175 6.1.1 Garantías 175 6.1.2 Condiciones Comerciales 176 6.2 COTIZACIÓN DE PRODUCTOS SIEMENS 176 6.2.1 Variadores 176 6.2.2 Aparatos de Mando y Señalización - Signum Metallic – Signum Led 177 6.2.3 Interruptores de Posición (Finales de Carrera) 177 6.2.4 Autómatas Programables – PLC Simatic S7 – 300 177 6.3 PRESUPUESTO COMPLETO 179 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES180 BIBLIOGRAFÍA 184 ANEXOS 187PregradoAutomation combines a series of mechanical, electronic, pneumatic elements, etc., in order to achieve the adequate regulation of a process. In this way, complex, difficult or tedious tasks are facilitated, the time required to carry them out is considerably shortened, and operations are safer. A sequential process is any one in which a stage cannot be carried out before the previous one has not finished. A process such as galvanizing, chrome plating, zinc plating or coating with special paints is generally sequential. It is a process in which the transport of material is essential and its precision and speed drastically influences the productivity of the process, if we look at it as a whole. The galvanizing process that currently exists in most companies in Bucaramanga is quite inefficient since it is generally a fairly traditional process, becoming more obsolete and uncompetitive every day. With the implementation of an industrial cargo transport system and with the help of automation, this problem can be eradicated, turning it into a much more modern, fast and productive process.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 automatización de un puente grúa, aplicado a un proceso secuencial como el galvanizadoDesign and automation of a bridge crane, applied to a sequential process such as galvanizingIngeniero 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/TPAutomatic machineryMaterial handlingMachinery in the industryConveyor machineryAutomationMechatronic EngineeringDesignInvestigationsAnalysisSpeed regulationVector controlController structureMaquinaria automáticaManejo de materialesMaquinaria en la industriaMaquinaria transportadoraAutomatizaciónIngeniería mecatrónicaDiseñoInvestigacionesAnálisisRegulación de velocidadControl vectorialEstructura de controladoresNiño Tovar, Jaime Enrique, Lengerke Pérez, Omar (2004). Diseño y automatización de un puente grúa, aplicado a un proceso secuencial como el galvanizado. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABBEATY, Wayne. Manual del Motor Eléctrico. México: McGraw-Hill. 2000. 1- 12 p.BROCKENBROUGH, Roger. Manual de Diseño de Estructuras de Acero. Segunda Edición. Bogotá: McGraw-Hill. 1997. 51-57p.BOLTON, W. Ingeniería de Control. Segunda Edición. México: Alfaomega. 2001, 43-63 p.Catálogo de Convertidores de Frecuencia - Micromaster. Siemens. Alemania: Siemens, 2002Catálogo de Productos. Cia. General de Aceros. Bogotá: Cia. General de Aceros, 2002.Catálogo de Productos. Coffing Hoists. USA: Coffing Hoists, 2002.CHAPMAN, Stephen. Máquinas Eléctricas. Tercera Edición. Bogotá: McGraw-Hill, 2000.COM3LAB - Interactive Desktop Lab [CD-ROM]: Leybold Didactic GMBH, [Germany, 2000]. D-S0354 Huerth.CORRIPIO, SMITH. Control Automático de Procesos – Teoría y Práctica. México: Editorial Limusa, 1999ETTER, Dolores. 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