Universidad Tecnológica de Querétaro
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Universidad Tecnológica de Querétaro Digitally signed by Universidad Tecnológica de Querétaro DN: cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, c=MX, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou=UTEQ, [email protected] Date: 2005.11.16 10:58:53 +01'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO VOLUNTAD; CONOCIMIENTO; SERVICIO CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL REPORTE FINAL DE ESTADÍA PARA OBTENER EL TÍTULO DE TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL TÍTULO DEL PROYECTO: IMPLEMENTACIÒN DE TABLERO DE CONTROL EMPRESA: TRW FRENOS Y MECANISMOS S A de C V PRESENTA: MANUEL ALEJANDRO PANTOJA RÍOS ASESOR DE LA UTEQ: ING. J. GERARDO ORTEGA ZERTUCHE ASESOR DE LA EMPRESA: ING. MARIO MORENO LUNA SANTIAGO DE QUERÉTARO, QRO. OCTUBRE DEL 2005 DEDICATORIAS A mi familia que, ha logrado crear en mí una esperanza, con ese apoyo que me brindaron desde el primer momento, para poder realizar con satisfacción uno de los objetivos en mi vida personal. AGRADECIMIENTOS A esos grandes señores quienes me dieron la oportunidad de vivir: MIS PADRES. A mis seres queridos, por haber depositado la confianza en mí. A los profesores, por haberme brindado y compartido sus experiencias laborales y el conocimiento que me permitió desarrollarme como un gran TSU. A Dios, por haberme permitido terminar lo que algún día empecé con ilusión y anhelo. INTRODUCCIÓN La Universidad Tecnológica de Querétaro, es una institución cuyo objetivo principal es el de formar Técnicos Superiores Universitarios en diferentes áreas para el ramo empresarial, cuya característica es la fácil integración e identificación de los alumnos con el entorno laboral. La Universidad cuenta con modelo educativo que permite la estrecha vinculación con el ámbito laboral a través de congresos, estancias visita, conferencias, estadías, etc., permitiendo reforzar su educación teórica – práctica. Este proyecto es producto de la realización de estadía en la empresa TRW AUTOMOTIVE Frenos y Mecanismos S.A. de C.V. la cual es fabricante de sistemas de frenos para automóviles. El trabajo forma parte de los requisitos de titulación como Técnico Superior Universitario en Mantenimiento Industrial, el cual consiste en la implementación de un gabinete con diferentes elementos de control independientes para la operación de una máquina ensambladora, dentro de una línea de producción. ÍNDICE INTRODUCCIÓN------------------------------------------------------------------------- 1 CAPÍTULO I “ LA EMPRESA” 1.1……. Historia de la empresa -------------------------------------------------------- 5 1.2……. Trw en México ----------------------------------------------------------------- 6 1.3……. Productos y clientes ------------------------------------------------------------ 7 1.4……. Políticas y estrategias ---------------------------------------------------------- 11 CAPÍTULO II”PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA” 2.1……. Descripción del problema ---------------------------------------------------- 15 2.2……. Objetivo -------------------------------------------------------------------------- 15 2.3……. Justificación --------------------------------------------------------------------- 15 2.4……. Hipótesis ------------------------------------------------------------------------- 16 CAPÍTULO III “ MARCO TEÓRICO” 3.1……. Sistemas de control ------------------------------------------------------------ 18 3.2......... PLC (controlador lógico programable) ----------------------------------- 18 3.3......... Sensores -------------------------------------------------------------------------- 22 3.4......... Componentes neumáticos ---------------------------------------------------- 22 3.5......... Componentes eléctricos ------------------------------------------------------ 25 CAPÍTULO IV “DESARROLLO DEL PROYECTO” 4.1……. Descripción del proceso ------------------------------------------------------ 32 4.2……. Descripción de componentes de la máquina ----------------------------- 33 4.3……. Ajustes para el cambio de modelo ----------------------------------------- 36 4.4……. Descripción de componentes electrónicos -------------------------------- 37 4.5……. Funcionamiento eléctrico ---------------------------------------------------- 38 4.6……. Relación de componentes a instalar --------------------------------------- 40 4.7……. Requisición de compra de componentes ---------------------------------- 41 4.8……. Montaje de componentes ---------------------------------------------------- 42 4.9……. Pruebas --------------------------------------------------------------------------- 48 Conclusiones ------------------------------------------------------------------------ 49 Bibliografía CAPÍTULO I LA EMPRESA 1.1 HISTORIA DE LA EMPRESA Frenos y Mecanismos, S. A. de C. V., nació como resultado del decreto de la industria automotriz de 1963 (Este decreto permitió a la industria Mexicana la fabricación de partes automotrices). Inició sus operaciones el 26 de diciembre de 1962, como LEMMER DE MÉXICO, S. A. con el propósito de fabricar ruedas para automóviles bajo la dirección técnica de LEMMER de Alemania. La máquinaria fue recibida e instalada durante 1963 así como herramentales para las ruedas (rims) de Volkswagen, la inauguración oficial tuvo lugar el 7 de noviembre del mismo año contando con la presencia del Sr. Presidente de México Lic. Adolfo López mateos. En 1965 las acciones de LEMMER fueron vendidas a Kelsey Hayes Co, como resultado Kelsey Hayes de México inició la diversificación de sus productos entre los que se encuentran los frenos automotrices. Kelsey Hayes de México inició sus operaciones de la venta de frenos automotrices en 1968 en la ciudad de México, DF. Y el primer cliente fue General Motors de México (únicamente se realizaba compra y venta de frenos). En 1971 se iniciaron las operaciones de ensamble de freno de disco, siendo la principal etapa con materiales y componentes de importación. En 1974 comenzó la integración de algunos componentes nacionales como la fundición del caliper, teniendo como proveedor a Nodumex y el maquinado era realizado por Motoequipos. Posteriormente se adquirió maquinaria y equipos reconstruidos que se instalaron en Kelsey Hayes en la ciudad de México iniciando con maquinado para Ford Maverick y esto trajo la captación de otros mercados como Chrysler y Nissan El grupo Kelsey Hayes fue adquirido por Spicer (Hoy Unik), en un 60% de las acciones y con el objeto de planear el crecimiento de las plantas, la dirección de Spicer (Hoy Unik) decidió descentralizar la división de Frenos de la ciudad de México a la ciudad de Querétaro. En 1985 se traslado la planta a la ciudad de Querétaro con el nombre de Frenos y Mecanismo, S.A. de C.V. En junio de 1997 UNIK vendió el 60% de las acciones de la empresa, para que de esta forma la empresa Frenos y Mecanismos S.A. de C.V. pasara a ser parte del grupo LUCAS VARITY en un 100%, la empresa esta en la división VARITY KELSEY HAYES Light Vehicle Braking Systems. En mayo de 1999 el grupo TRW Adquiere Lucas Varity siendo hasta la fecha al grupo que pertenece denominándose actualmente “TRW Automotive Frenos y Mecanismos S. A. de C. V.” 1.2 TRW EN MEXICO Construida en menos de un año, la planta tiene una superficie de 20,000 metros cuadrados. La ubicación es importante para los clientes de la industria automotriz en América del Norte, puesto que están recibiendo un buen servicio a través de la planta Santa Rosa, la cual está localizada cerca de la histórica Ciudad de Querétaro, a unos 220 kilómetros de la Ciudad de México. Frenos y Mecanismos S.A. de C.V. La griega No. 101 Parque Industrial Querétaro Santa Rosa Jáuregui, Qro. 76220, México Tel.: 011 52 (442) 211 33 00 Fax.: 011 52 (442) 211 33 85 La planta está localizada en una zona céntrica en un radio no mayor de unos pocos cientos de kilómetros de todas las plantas de ensamble de los principales fabricantes de automóviles ubicados en México. Estos incluyen a General Motors, Ford, Daimler Chrysler y Nissan. Las carreteras más importantes y en muy buenas condiciones y las vías de ferrocarriles que conectan a la ciudad de Querétaro, hacen que la entrega de los productos sea costeable para los clientes mexicanos. 1.3 PRODUCTOS Y CLIENTES TRW FRENOS Y MECANISMOS: En su planta de Santa Rosa se encuentra el área de manufactura actuación siendo esta la única en el país de México ya que existe otras en España y Alemania. LA ACTUACIÓN: es el mecanismo que se encuentra entre el pedal de freno y los frenos, y es el que va a multiplicar la fuerza que ejerce el conductor y convertirla en la presión que haga funcionar a los frenos. La actuación tiene que ir proporcionando la presión a los frenos de una forma progresiva, confortable, segura y fiable al conductor. El producto que se elabora en esta área es conocido como booster. LINCONL ACCURA ODISSEY LIBERTY Dodge Ram TAMBOR El tambor es otro producto fabricado en la empresa de TRW, este es un sistema de frenado para automóvil, el cual consiste en la interacción de diferentes elementos donde destacan el trabajo de dos balatas convexas que al recibir presión directamente de un booster esta se expanden por medio de un cilindro de rueda obteniendo una fricción de estas con el tambor y a su vez con el neumático, el cual llega hasta la detención del automóvil por completo. CT120 c/ABS J94A c/ABS ESCORT 62 Focus C CAMI AU TO M O TIV E IN C . CA PT P L Vitara/Tracker PT NEO CALIPER El caliper es un elemento del sistema de frenado de un automóvil, en el cual su principal trabajo es detener las ruedas delanteras de un auto, mediante la presión proporcionada por un booster la cual permite la contracción de las balatas y la obstrucción del disco y así cortar la inercia del automóvil para poder detenerlo. GMT 250 15” Ensamble Ensamble Freno Freno Dodge Ram PT Cruiser 1.4 POLÍTICAS Y ESTRATEGIAS Política de calidad: “Nos dedicamos a exceder las expectativas de nuestros clientes tanto internos como externos sin comprometer la integridad del equipo formado por nosotros. Para ello, deseamos crear un medio ambiente participativo, seguro y de mejora continúa con objeto de proveer nuestros consumidores de productos y servicios libres de errores, con un alto valor agregado y libres de riesgos al ser utilizados. ¾ HAZLO BIEN A LA PRIMERA VEZ Ser capacitado. Planear nuestro trabajo para no hacerlo 2 veces ¾ HAZLO BIEN SIEMPRE Ser constantes aplicando los métodos de trabajo documentados en el sistema de calidad. ¾ MEJÓRALO CONTINUAMENTE: Conocer la interrelación de nuestro trabajo con otras áreas de la planta y proponer mejores métodos para realizarlo.” Misión de la empresa: “Mejora continúa en nuestros Productos, Procesos, Servicios y Sistemas con el fin de satisfacer las necesidades y expectativas de nuestros clientes, brindándoles al mismo tiempo Calidad de Clase Mundial, Precio Competitivo, Rapidez de Servicio, Valor Agregado y Desarrollo Tecnológico. Lograr nuestra misión nos permitirá crecer como negocio y como grupo humano y con esto podremos: ¾ Ser la mejor opción para nuestro clientes ¾ Crecer como personas elevando nuestra preparación y calidad de vida ¾ Proporcionar utilidades razonables a nuestros accionistas ¾ Tener un estricto cumplimiento de la protección del medio ambiente.” “ENTENDEMOS COMO CALIDAD, EL CONOCER Y EXCEDER LAS EXPECTATIVAS DE NUESTROS CLIENTES, TANTO INTERNOS COMO EXTERNOS.” Visión de la empresa: ¾ “Ser una empresa Competitiva a Nivel Mundial proporcionando Productos y Servicios de Excelente Calidad para satisfacer las necesidades y expectativas de nuestros cliente ¾ Trabajando con procesos de manufactura flexibles, podemos garantizar el éxito. ¾ El liderazgo de nuestra gente es fundamental para lograr el desarrollo con la participación y el involucramiento de todo el personal, fomentando la creatividad y la sinergia, reconociéndolos por los avances logrados y mejorando continuamente para alcanzar la excelencia. ¾ Todas nuestras acciones deberán ser realizadas ética y profesionalmente bajo el concepto de Calidad Total, creando las condiciones para preservar e Medio Ambiente, elevar la Calidad de vida de la Comunidad y manteniendo una operación sana para nuestros accionistas.” Filosofía de la empresa: “En frenos y Mecanismos S.A. de C.V. estamos convencidos de que el factor humano es el recurso más valioso con el que cuenta la Compañía y sabemos que el éxito de la misma depende de sus colaboradores. Por ello la empresa brindará inducción general y en puesto a todo el personal que ingrese o sea promovido, así como capacitación de desarrollo humano constante que permitan al empleado incorporarse en el menor tiempo posible al a empresa y su trabajo, así como elevar su productividad, preparándolo para que pueda asumir funciones de mayor responsabilidad.” Valores de la empresa: ¾ “El cliente: debemos lograr la Satisfacción del Cliente en todo momento. ¾ La calidad: es una responsabilidad de todas las personas que trabajamos en plantas de TRW como medio de Liderazgo. ¾ Integridad: todo empleado de TRW debe aplicar las normas de conducta ética y moral dentro y fuera de la empresa para no afectar negativamente a ésta ni a la comunidad. ¾ El personal: TRW anima el compromiso del personal recompensando su contribución y logros, fomentando una comunicación honesta y ambiente de trabajo agradable.” CAPÍTULO II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA El proyecto designado por la empresa TRW consta de la implementación, diseño y modificación del tablero con sus diferentes elementos y dispositivos de control en la última operación de la línea ensamble freno de disco, en donde se ensambla el modelo DR SRT10. Existen diferentes causas por las que se designó este proyecto, una de ellas es por la dificultad del departamento de mantenimiento para la detección de fallas que existen en esta operación como para el departamento de producción, ya que la conexión de los diferentes sistemas (neumático y eléctrico) correspondiente de esta máquina, es una pérdida considerable de tiempo, ya que se debe tomar de otra operación de la misma línea eléctrica y neumática. Para el funcionamiento adecuado es necesario tener diferentes condiciones de inicio de ciclo de las dos máquinas, el exceso de señales de entradas y salidas de la unidad lógica programable entorpece y complica el monitoreo de operación y cableado de comunicación, otra causa es la dificultad que existe para encontrar fugas de aire en el sistema neumático por la razón del desorden con el cual fue diseñado, dando como resultado un obstáculo en la productividad y desarrollo del producto. 2.2 OBJETIVO Instalación, diseño, y modificación de un tablero de control y fuerza para la estación 50 que se encarga del ensamble de distintos componentes del caliper DR SRT10, de la línea de producción de GMT freno de disco. 2.3 JUSTIFICACIÓN La realización de este proyecto nos proporciona como beneficio, un mejor desempeño en las actividades realizadas por los departamentos de mantenimiento, producción, manufactura y calidad, ayudando a un mejor desarrollo del trabajo, lo cual permitirá obtener una agilización para la detección de las fallas dentro de esta estación optimizando el trabajo para los encargados del mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo en el área. Este proyecto proporcionará la confianza del cliente en la adquisición de los productos fabricados por la estación, ya que se llega a una mejora en el aspecto de la calidad, permitiendo reducir el desperdicio (scrap) de modo considerable en la línea. 2.4 HIPÓTESIS Se dejará una máquina trabajando de modo que será más fácil rastrear más rápido posibles fallas, esto le facilitará el trabajo al equipo de mantenimiento, y por lo tanto beneficios al equipo de producción, ya que se reducirán en un gran porcentaje los tiempos muertos en esta máquina. CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO 3.1 SISTEMAS DE CONTROL Un grupo de elementos o componentes que operan a un dispositivo, a un mecanismo o hacia una máquina para que esta funcione es un sistema de control. Un ejemplo lo tenemos en las alarmas de cualquier tipo. El control viene siendo todos los elementos como lo son los sensores, los micro switch, los relevadores, y todos aquellos elementos que de una u otra forma propician que la potencia llegue a la carga. Entendiéndose como potencia el voltaje de alimentación y como carga la sirena, el claxon, la luz intermitente, etcétera. Cabe mencionar que en la mayoría de los casos la potencia o sea el voltaje de alimentación viene siendo mayor que el voltaje de control, por ejemplo en un servomecanismo, digamos un sistema de control de velocidad de un motor de corriente directa de 45 HP. El voltaje de alimentación es de 440 volts de corriente alterna trifásicos, los cuales tendrán que ser rectificados por medio de un módulo de potencia compuesto por 6 rectificadores controlados de silicio puesto que el motor es de corriente directa. 3.2 PLC (controlador lógico programable) Es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja con base en la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación. Fig. 3.1 Controlador lógico programable Campos de aplicación El PLC posee características especiales de diseño y tiene un campo de aplicación muy extenso. Se da fundamentalmente en aquellas instalaciones donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Las aplicaciones generales de estos dispositivos son; maniobra de máquinas, maquinaria industrial de plástico, maniobra de instalaciones, instalación de aire acondicionado, calefacción, instalaciones de seguridad etc. Ventajas ¾ Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos. ¾ Menor costo de mano de obra de la instalación. ¾ Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, los mismos PLC´s pueden indicar y detectar averías. ¾ Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo PLC. ¾ Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado. ¾ Si la máquina queda fuera de servicio, el PLC sigue siendo útil para otra máquina. Inconvenientes: ¾ Para emplearlos hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido. ¾ El costo también puede ser un inconveniente. Composición de un PLC El PLC está constituido por diferentes elementos, pero tres son los básicos: ¾ CPU ¾ Tarjetas de entradas ¾ Tarjetas de salida. Con las partes mencionadas podemos decir que tenemos un PLC pero para que pueda operar se necesitan: ¾ Fuente de alimentación. ¾ Interfaces. ¾ La unidad o consola de programación. ¾ Los dispositivos periféricos. La alimentación a la CPU puede ser de continua a 24 Vcc, tensión muy frecuente en cuadros de distribución, o en alterna a 110/220 Vca. La alimentación a los circuitos puede realizarse, en alterna a 48/110/220 Vca o en continua a 12/24/48 Vcc. La fuente de alimentación del PLC puede incorporar una batería tampón, que se utiliza para el mantenimiento de algunas posiciones internas y del programa usuario, cuando falla la alimentación o se apaga el PLC. Tipos de entradas y salidas Entradas digitales Los módulos de entrada digitales permiten conectar al PLC captadores de todo tipo o nada como finales de carrera pulsadores. Los módulos de entrada digitales trabajan con señales de tensión de 24 voltios que se interpreta como un "1" y 0 voltios se interpreta como un "0" Entradas analógicas Los módulos de entrada analógicas permiten que los autómatas programables trabajen con accionadores de mando analógico y lean señales de tipo analógico como pueden ser la temperatura, la presión o el caudal. Salidas digitales Un módulo de salida digital permite al PLC actuar sobre los preaccionadores y accionadores que admitan órdenes de tipo todo o nada. Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión, solo pueden actuar sobre elementos que trabajan todos a la misma tensión, en cambio los módulos de salida electromecánicos, pueden actuar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas. Salidas analógicas Los módulos de salida analógica permiten que el valor de una variable numérica interna del autómata se convierta en tensión o intensidad. Esta tensión o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores que admitan mando analógico como pueden ser los variadores de velocidad, las etapas de los tiristores de los hornos, reguladores de temperatura permitiendo al autómata realizar funciones de regulación y control de procesos continuos. Alimentación Se recomienda el empleo de transformadores separadores de alimentación ya que proporcionan una buena protección frente a interferencias introducidas en las líneas por la conmutación de cargas importantes existentes en la instalación. Además es deseable que los dispositivos de E/ S se alimenten de la misma línea que el autómata, ya que la fuente de alimentación del mismo posee circuitos de detección de nivel de tensión que provocan la secuencia de parada del equipo en caso de anomalía en la red, y de este modo se evitarán las falsas lecturas de señal de entrada. Algunos autómatas incorporan una fuente auxiliar de 24 Vcc para uso externo de los dispositivos de entrada sobre módulos de entrada a 24 Vcc. Hay que vigilar que no supere la capacidad de esta fuente, particularmente cuando se alimentan de ella dispositivos estáticos (detectores inductivos, fotoeléctricos, etc.) y deben seguirse las recomendaciones de cableado del fabricante para minimizar la posibilidad de interferencia sobre estos circuitos. En caso de que se prevea la existencia de variaciones de tensión en la línea de alimentación que puedan superar los márgenes de trabajo especificados para el equipo, habrá que instalar transformadores estabilizadores, para evitar frecuentes paradas del sistema; en estas circunstancias es mejor alimentar las salidas del autómata directamente desde la línea de entrada para descargar el transformador permitiendo que sea de una menor potencia. 3.3 SENSORES Es un dispositivo que detecta, o sensa manifestaciones de cualidades o fenómenos físicos, como la energía, velocidad, aceleración, tamaño, cantidad, etc. Muchos los sensores son eléctricos o electrónicos, aunque existen otros tipos. Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir a otra para facilitar su medida. Pueden ser de indicación directa ( un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores sensados puedan ser leídos por un humano. Algunos sensores electrónicos son: Termopar, termistor, galga extensiométrica, IsFET, fotodiodo, micrófono, etc. Por lo general la señal de salida de estos sensores no es apta para su procesamiento, por lo que se usa un circuito de acondionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, y amplificadores que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería. 3.4 COMPONENTES NEUMÁTICOS Válvulas y electroválvulas Las electro válvulas son mecanismos que controlan o bloquean el paso de un fluido en diferentes direcciones mediante solenoides accionados con eléctricamente. Funcionamiento. Al aplicar aire comprimido o un fluido a presión al émbolo Z se desplaza el tanque de válvula venciendo la fuerza del muelle de reposicionamiento. Se unen los conductos P y A. Cuando se pone a escape el conducto de mando Z, el émbolo de mando regresa a su posición inicial por el efecto del muelle montado. El disco cierra el paso de P hacia A, El aire de salida del conducto de trabajo A puede escapar por R. Válvula distribuidora 3/2 según el principio de junta plana de disco. Válvula distribuidora 5/2. Esta válvula funciona de manera similar a la 3/2, pues con la entrada de aire o fluido por cualquiera de los conductos la estructura se posiciona permitiendo que el fluido circule en diferentes direcciones. Al entrar el fluido por Y la estructura se mueve permitiendo el flujo entre P y B y al entrar el fluido por Z, el flujo será entre P y A. Las terminales R y S son de retorno o escape de fluidos. Las válvulas de control neumático son sistemas que bloquean, liberan o desvían el flujo de aire de un sistema neumático por medio de una señal que generalmente es de tipo eléctrico, razón por la cual también son denominadas electroválvulas, Las válvulas eléctricas se clasifican según la cantidad de puertos (entradas o salidas de aire) y la cantidad de posiciones de control que poseen. Por ejemplo, una válvula 3/2 tiene 3 orificios o puertos y permite dos posiciones diferentes. • 3 =Número de puertos • 2 = Número de posiciones Símbolos de válvulas eléctricas Válvula de 5/2 vías. Este tipo de válvulas son aptas para cilindros de doble efecto. Significado de las letras ► P (Presión). Puerto de alimentación. ► R, S, etc. Puertos para evacuación del fluido. ► A, B, C, etc. Puertos de trabajo. ► Z, X, Y, etc. Puertos de monitoreo y control. Electro válvulas Estas válvulas se utilizan cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico, un final de carrera eléctrico, reóstatos o mandos electrónicos. En general, se elige el accionamiento eléctrico para mandos con distancias extremamente largas y cortos tiempos de conexión. Las electroválvulas se dividen en válvulas de mando directo o indirecto. Las de mando directo solamente se utilizan para un diámetro luz pequeño, puesto que para diámetros mayores los electroimanes necesarios resultarían demasiado grandes. Electroválvula distribuidora 3/2 (de mando electromagnético) Electroválvulas de doble solenoide. Existen válvulas que poseen dos bobinas. En este sistema, para que la válvula vaya de una posición a la otra basta con aplicar un pequeño pulso eléctrico a la bobina que está en la posición opuesta. Allí permanecerá sin importar que dicha bobina siga energizada y hasta que se aplique un pulso en la bobina contraria. 3.5 COMPONENTES ELÉCTRICOS Conductor eléctrico Se dice que un cuerpo es conductor cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite esta a todos los puntos de su superficie. En caso contrario, se dice que el cuerpo es aislador Fusibles Dispositivo protector que contiene un pequeño trozo de alambre especial que funde cuando la intensidad que circula por él durante un período determinado de tiempo excede de un valor establecido. Simbología de algunos fusibles Clema. Pieza para realizar empalmes eléctricos. El relevador El relé es un interruptor operado magnéticamente. Este se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le damos el voltaje para que funcione). Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados. Esquema interno de un relevador y algunos tipos Contactor El contactor es un interruptor accionado o gobernado a distancia por un electroimán. Partes constitutivas: 1- Se denomina corriente de llamada a la corriente que acciona el electroimán. La corriente absorbida por la bobina es relativamente elevada debido a que prácticamente la única resistencia es el conductor con que está hacha la bobina. En estas condiciones, el Cos ð es alto (0,8 a 0,9) y la reactancia inductiva muy baja por existir mucho entrehierro entre el núcleo y la armadura. 2- El núcleo es una parte metálica, de material ferromagnético y generalmente en forma de E, y que va fija a la carcasa. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina - colocada en la columna central del núcleo - para atraer con mayor eficiencia la armadura. Se construye con una serie de láminas delgadas, de acero al silicio con la finalidad de reducir al máximo las corrientes parásitas, aisladas entre sí pero unidas fuertemente por remaches. El magnetismo remanente se elimina completamente por medio de la inserción de un material paramagnético, complementando al pequeño entrehierro. Cuando se alimenta a la bobina con, el núcleo debe llevar un elemento adicional llamado espira de sombra o anillo de desfasaje. Este elemento, al estar desfasado de la onda principal, suministra al circuito magnético un flujo adicional creando una especie de CC. Esto evita ruidos y vibraciones, evitando la elevación la corriente de mantenimiento. Los contactos son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de la corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el de mando, tan pronto como se energice la bobina. Éstos se pueden dividir en contactos principales y contactos auxiliares. Contactos principales: Son contactos instantáneos cuya función específica es establecer o interrumpir el circuito principal, a través del cual se transporta la corriente desde la red a la carga, por el cual deben estar debidamente calibrados y dimensionados para permitir el paso de intensidades requeridas por la carga sin peligro de deteriorarse. Por su función, son contactos únicamente abiertos. Cuando un contactor bajo carga se desenergiza produce una chispa, de manera que aunque la parte móvil se haya separado de la fija, el circuito no se interrumpe inmediatamente. Por eso, y más al trabajar con intensidades muy altas, se necesita de una cámara apagachispas, la cual tiene como función evitar la formación de arco o la propagación del mismo de distintos sistemas. Contactos auxiliares: Son aquellos contactos cuya función específica es permitir o interrumpir el paso de corriente a las bobinas de los contactos o a los elementos de señalización, por lo cual están diseñados para intensidades débiles. Contactos principales Contactos auxiliares Terminales de bobina Contactor típico tipo americano Éstos actúan tan pronto se energiza la bobina a excepción de los retardados. Existen dos clases: Contactos NA: llamados también instantáneos de cierre, cuya función es cerrar un circuito cuando se energiza la bobina del contactor al cual pertenecen. Contactos NC: llamados también de instantáneos apertura, cuya función es abrir un circuito cuando se energiza la bobina del contactor al cual pertenecen. Un contactor debe llevar necesariamente un contacto auxiliar instantáneo NA Uno de los contactos auxiliares NA debe cumplir la función de asegurar la autoalimentación de la bobina, por lo cual recibe el nombre específico de auxiliar de sostenimiento o retención. Existen contactores que tienen únicamente contactos auxiliares, ya sean NA, NC o NA y NC. Estos se los llama contactores auxiliares o relés. Cuando un contactor no tiene el número suficiente de contactos auxiliares se puede optar por bloques aditivos o contactores auxiliares Para identificar a un contacto auxiliar, a pesar de las marcas del fabricante se utiliza un sistema de números: Si son NC, la entrada es (11, 21, 31, 41.) y la salida (12, 22, 32, 42.) Si son NA, la entrada es (13, 23, 33, 43.) y la salida (14, 24, 34, 44.) Funcionamiento: Cuando la bobina es recorrida por la corriente eléctrica, genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo atrae con un movimiento muy rápido. Al producirse este movimiento, todos los contactos del contactor (tanto principales como auxiliares) cambien de posición solidariamente: Los contactos cerrados se abren y los abiertos se cierran. Para volver los contactos a su posición inicial reposo basta con desenergizar la bobina. CAPÍTULO IV DESARROLLO DEL PROYECTO 4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO EN LA ESTACIÓN 50 La estación 50 consiste en una mesa de trabajo donde se encuentran dos nidos, los cuales están preparados para el modelo izquierdo y derecho. En el primer nido el operador realiza las siguientes operaciones: coloca el caliper en el lugar de trabajo para colocar el resorte y posteriormente la balata, así mismo coloca 4 pines reteining en los orificios receptores, inicia el ciclo de la máquina y ésta inserta los pines en el caliper, al colocar la máquina los pines, proseguirá al marcado del caliper, poniendo su número de parte y verificando el lado correcto, una vez realizados estos trabajos el operador pasará el caliper al siguiente nido, en el cual operará una pistola neumática para verificar la rosca del caliper, después colocará los tapones de líquido de freno, tapones de válvula de purga, terminada la operación iniciará el ciclo de verificación de componentes, como son: balatas, resortes, tapón de líquido de freno, tapón de válvula de purga. Fig. 4.1 Imagen del proyecto (máquina ensambladora) designada por la empresa. Una vez terminada esta operación, el operador pasará la bandera de un lado hacia otro, y así concluirá la prueba de interferencia, enseguida tomará el telesis (pistola neumática encargada de hacer el marcado de la pieza) y marcará el caliper y finalmente retirará los tornillos de verificación de rosca con la pistola neumática. Fig. 4.2 Dispositivo de impresión e identificación para las piezas liberadas sin problema de calidad. 4.2 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES DE LA MÁQUINA La estación 50 consta de una serie de piezas mecánicas, neumáticas y dos equipos especiales, dichos equipos son: equipo de inyección de tinta y un equipo para marcar llamado telesis. Todos estos componentes están dentro de una mesa de PTR de 2plg, sobre la cual está montada una placa y una estructura de aluminio marca Bosch de 45 mm, en la cual se instalaron guías para los contenedores de componentes y una lámpara fluorescente para iluminar la estación completa. Fig. 4.3 Dispositivo de inyección para el estampado de la pieza Fig. 4.4 Dispositivo telesis para la programación de los códigos para la pistola neumática Fig. 4.5 Pistola neumática para el estampado La estación, como se mencionó anteriormente, cuenta con dos nidos, el primero cuenta con un sistema de clampeo, por medio de un cilindro neumático que acciona una palanca que mantiene el caliper sujeto, para que el operador pueda hacer la instalación del resorte y balata. El sistema de inserción de pines reitening consta de cuatro cilindros neumáticos que tienen una placa donde están instalados 4 botadores, los cuales inserta a presión los pines reitening. Cabe señalar que el dispositivo tiene dos guardas de seguridad, las cuales son accionadas por un cilindro neumático cada una. Fig. 4.6 Sistema de clampeo, permite sujetar la pieza para la realización de trabajos necesarios de ensamble de los diferentes componentes de la misma. El segundo nido consta de un sistema de clampeo que es un cilindro neumático especial para hacer esta función, para la verificación de roscas el dispositivo cuenta con cuatro pernos con rosca, dos para el modelo derecho y dos para el modelo izquierdo, con esto se asegura la posición del caliper como si estuviera en el automóvil. Fig. 4.7 Dispositivo para la verificación de todos los componentes finales de la pieza Para la verificación de los componentes se tienen tres sistemas para la detección de tapones de liquido de freno, se cuenta con un cilindro neumático para hacer la detección de componentes, para la detección de balata se tiene un sistema de pernos con resorte que al poner el caliper se accionan para que un sensor los detecte, y para la detección de tapones de válvula de purga, de presencia y posición de resorte, se cuenta con un sistema de dos cilindros neumáticos arreglados de tal forma que forman un cabezal donde van montados a una placa principal, tres placas, seis pernos con resorte para que un sensor los detecte. Se cuenta también con una pieza denominada bandera, dicha pieza esta mentada realizar la prueba de interferencia. en un eje con dos baleros que gira de un lado a otro Fig. 4.8 Dispositivo de detección de componentes 4.3 AJUSTES PARA REALIZAR EL CAMBIO DE MODELO La operación cuenta con la estación 1 con dos ajustes. El primero es la preparación para cambio de lado, del elemento donde se ensamblan los diferentes componentes (caliper) y el segundo es la alineación de los botadores de pin reteining (pines de retención) y el caliper. Preparación de la estación para aceptar lado derecho e izquierdo. * Preparación de la estación para aceptar el lado DERECHO, se debe que tener el perno de fijación marcado con la letra R y ponerlo en el orificio marcado con esta letra; se atornilla con una llave española de ¾ apretar hasta tope y poner otro perno de fijación marcado con la letra L/R en los orificios preparados con estas letras y apretar con la llave española de ¾. Preparación de nido para aceptar izquierdo: se debe que tener el perno de fijación con la letra L y ponerlo en el orificio marcado con esta letra, se atornilla con una llave española de ¾ apretar hasta tope y poner el otro perno de fijación marcado con la letra L/R en los orificios preparados con estas letras y apretar con la llave española de ¾. Ajuste de alineación de botadores de pin reteining. Ajuste de alineación de botadores de pin reteining contra caliper: se aflojan los tornillos y se sube el cilindro neumático hasta una carrera donde se puedan alinear los botadores con el caliper y se aprietan los tornillos. Ajuste en el nido dos: sólo se tiene uno, el cual consiste en la alineación del lector de código de barras que básicamente consiste en aflojar y apretar dos tornillos para ajustar que el lector lea el código de barras. 4.4 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. Esta estación cuenta con un controlador lógico programado (PLC) Allen Bradley 1500 para todo su sistema de control contando con diferentes dispositivos para su funcionamiento. El equipo cuenta con sensores de proximidad, sensores de fibras ópticos, sensores redswitch, de diferentes marcas como lo son: Festo, Bimba, Numatics, Effector, Pepprl+fuchs, estos sensores son los encargados de detectar presencia de pieza para operar el lado a utilizar, los cuales permiten la operación de ciclo por lado detectado, como inicio de cada ciclo contamos con dos botones rasantes color negro a los costados lado frontal, los cuales se comparten en el inicio de ciclo de ambos lados. Se tiene compartida el telesis con la estación 70 de GMT con el cambio de selector a SRT10 se activa la función de trabajo en este programa. También se cuenta con una unidad de inyección de tinta marca Vídeo jet que se codifica manualmente y su habilitación depende de la rutina del PLC con una alimentación de voltaje de 127 Vca. En este tipo de mecanismo está implementado un escáner marca microscan, el cual incluye un amplificador con un conector DB-15 y DB-25, el cual se enlaza de modo multiplexado con el cambio de modo de trabajo para tener sincronía con PLC central. Torretas indicadoras: ► Rojo: Indica pieza fallo por falta de balata, resorte o pins. ► Verde: Indica pieza aceptada, condiciones iniciales bien. ► Amarillo: Pieza en ciclo. ► Amarillo con rojo: Accesorio faltante 4.5 FUNCIONAMIENTO ELÉCTRICO El programa y los sensores están colocados de manera que debe reconocer la presencia de la pieza, si los sensores no detectan la pieza, el programa no realizará ninguna secuencia hasta que el operador coloque una pieza, por otra parte, el programa está diseñando también para detectar el lado por el cual está siendo colocada la pieza a ensamblar por medio de sensores inductivos, que al detectar o ser activados por la pieza envían una señal digital hacia el PLC, el cual tomará la decisión de que secuencia seguir. Cabe mencionar que el programa tiene una instrucción adicional proveniente de la estación misma que es una señal de error programada dentro del PLC, si esta se encuentra activada la rutina no se lleva a cabo, ya que esta instrucción forma parte de las condiciones iniciales para esta etapa, la rutina para pasar a la siguiente etapa es que se deberá de activar los 4 sensores de fibra óptica. El programa detectará la activación de los sensores e iniciara el ciclo el cual consiste en detectar la activación de los botones de inicio de proceso (estos los deberá de activar el operador) y enseguida se activará una luz amarilla en la torreta, la cual indicará que la pieza esta en proceso de ensamble al mismo tiempo también se cerrara el clampeo sujetando el caliper, continuando la secuencia del PLC activando la guarda arriba lo cual activará el pistón que inserta los pins, ejecutando esta misma operación 2 veces. Una vez terminada esta rutina de inserción verifica que el pistón esté abajo del inserta pins para continuar con la rutina de verificado de pins, esto consiste en verificar por medio de sensores que ningún pin esté presente en el inserta pin ya que de lo contrario el proceso de detiene enviando una señal de error hacia el PLC y este se activa la luz roja de la torreta. En la siguiente secuencia baja la guarda y continua activando el pistón del inyector de tinta hacia fuera y la impresión del inyector, una vez terminada la impresión este regresa a su posición inicial liberando el caliper para así poder terminar este ciclo y la luz de la torreta regresará a su estado inicial (verde). Cabe mencionar que en este reconocimiento de condiciones iniciales de esta sección un BIT adicional está ligado a la señal de rechazo por falta de balata, resorte o paso de bandera. En este momento el programa deberá de detectar la pulsación de los botones de inicio de ciclo (la activación de los botones deberá de hacerla el operador) por lo que el programa al detectar la pulsación de los mismos botones aplicará la condición de pasar a la siguiente rutina en la cual se activa el clampeo sujetando la pieza a ensamblar y hace el reconocimiento de presencia de balatas con el sensor. Teniendo que tomar encuentra que la falta de balata el programa mandará fallo solamente se podrá aplicar el reset con el sensor ubicado en el contenedor de rechazo hacia la torreta y da un fallo para el contenedor de rechazo. 4.6 RELACIÓN DE COMPONENTES A INSTALAR Esta máquina contaba con un pequeño gabinete que tenía conectados todos los sensores y diversos tipos de botones que realizan los ciclos, también se pudieron encontrar las salidas de las electroválvulas. Todos estos componentes se encontraban conectados a unas clemas de la marca Allen Bradley, a partir de las clemas se conectaba por medio de una conexión HARTING y un tubo licua-tite de 2 pulgadas a un conector. Fig. 4.9 Primer gabinete de la estación 50 sustituido por mal diseño Se realizó en primer lugar la petición del cambio del gabinete donde se encontraban los accesorios ya que el que se encontraba tenía un tamaño muy pequeño y era muy difícil rastrear los cables a donde estaban conectados. Al tener lista la orden de compra, se consiguió tener un gabinete de mayor tamaño que permitiría un mejor ordenamiento de los diferentes accesorios que se utilizarían, al tenerlo listo se procedió a pintarlo de color azul y estuviera del mismo color que en todas las máquinas, al tener todo esto listo se prosiguió con pedir panduit de 2X2” y rieles donde serían montados todos los accesorios que se utilizarían, se pidió también una fuente de voltaje de 110vca à 24 vcd, 3 porta fusibles marca Allen Bradley que fueron proporcionas por el equipo de mantenimiento. Se solicitó un PLC modelo micro logics marca Allen Bradley que fue pedido al almacén y al no encontrarse el requerido se puso un Allen Bradley 1500, así como 4 tablillas de conexión para los sensores con sus respectivos cables de comunicación que fueron facilitados por mantenimiento, ya que estos no eran utilizados, y tablillas para conectar todos las entradas y todas las salidas que también se encontraban ya dentro de la planta, solo fue necesario buscarlos. Se pidieron 3 metros de cable de uso rudo de 4 hilos del calibre 12, con sus respectivo contacto hembra y macho; 30 conectores para tablillas que fueron recolectados de diversas máquinas que ya no se encontraban en funcionamiento, además de cable color azul y rojo del calibre 16 para las conexiones internas del gabinete; un brake principal; una etiquetadora con su respectiva cinta, que ya se encontraban dentro de la planta y sólo tenían que facilitárnosla, esto para tener una mejor identificación de todos los cables que serían conectados. 4.7 REQUISICIÓN DE COMPRA DE COMPONENTES Algunos de los accesorios utilizados para que armado del gabinete fueron solicitas por al Ingeniero Mario Moreno jefe de mantenimiento en el área de freno de disco. Él fue la persona que se encargó de pedir cotizaciones a diferentes proveedores, y de esta forma obtener un mejor precio. Ya que se tenía el precio se pedía al ingeniero Jorge Reyes la autorización de compra de lo requerido. Algunos de los accesorios no fue necesario pedir a un proveedor ya que se encontraban dentro de la planta y solo fue necesario empezar a identificarlos y conseguirlos 4.8 MONTAJE DE COMPONENTES Al ir consiguiendo poco a poco el material se procedió a pintar el gabinete ya que se encontraba de un color diferente al de todas las máquinas, se pintó de un color azul de la parte externa y de un color blanco la base donde van todos los accesorios. Fig. 4.10 Aplicación de pintura. Fig. 4.11 Distribución de los diferentes componentes para el gabinete. Fig. 4.12 Fijación y cableado de los componentes Al tenerlo listo se definió la forma en que serían colocados cada uno de lo elementos, al tenerlo ya estructurado se procedió a cortar el riel y el panduit de tal manera que quedara con la medida requerida, ya que se tenía todo esto cortado se colocaron en su lugar, teniendo que taladrar la base para dejarlo atornillado y de esta forma no tuviera movimiento que pudiera afectar algún accesorio que cayera. Al montar los rieles se pusieron en su lugar el PLC, los portafusibles, la fuente, las tablillas de entradas y salidas. Al tener todo esto en su lugar se prosiguió a cablear el PLC con los portafusibles y la fuente, además de conectar las tablillas para que estuvieran comunicadas todas entre sí con las clemas que serían las encargadas de llevar la señal el PLC. Fig. 4.13 Diagrama de control para la instalación de accesorios en el tablero eléctrico. Después de realizar algunas conexiones dentro del gabinete se procedió a trabajar de lleno en la máquina. El primer paso fue observar el mejor lugar para colocar las tablillas, de fácil conexión y que permitiera ajustes más rápidos en posibles fallas. Ya que se tenía un lugar designado se procedió a taladrar y machuelear para poder atornillarlas, al tener todo esto listo se decidió quitar e identificar todos los cables que tenía dentro el anterior gabinete, posteriormente seleccionamos los sensores que serían conectados a las tablillas, al realizar esto se fueron cortando los cable de los sensores a la medida necesaria de cada uno, al tenerlos listo se identificó el positivo, negativo y la señal de cada sensor para poder conectarlos directamente a las tablillas. Fig. 4.14 Distribución de las tablillas en lugares estratégicos para la fácil conexión de sensores utilizados en la máquina. Fig. 4.15 Implementación y colocación del gabinete de control de la estación a modificar Una de las actividades más importantes de este proyecto fue definir el lugar adecuado para la ubicación del gabinete, ya que se contaba con un lugar muy estrecho y esto fue la causa del problema, pero se logró definir la posición para la instalación de este componente de la máquina. Se tuvo que taladrar y machuelear el gabinete y la máquina para que este quedar bien sujeto y no tuviera problemas con el movimiento de la misma. Al tener todos los cables del anterior gabinete identificados, se comenzaron a colocar dentro de las tablillas de conexión, las señales y alimentación de cada uno de los sensores de la máquina. Posteriormente se identificaron los cables con su código correspondiente a la secuencia sugerida La siguiente actividad fue realizar la conexión de la salidas de la máquina directamente hasta el controlador lógico programable, ya que se contaban con un pequeño número de estas. Fig. 4.16 Electro válvulas utilizadas en el sistema neumático del proyecto Al tener todo lo que eran entradas y salidas conectadas a las clemas y al PLC se empezó la conexión de todo el cableado que llevaría la alimentación hacia la máquina, debido a que no llegó el transformador y el brake principal, se decidió a tomar la alimentación de la máquina de la cual dependía anteriormente. Fig. 4.17 Gabinete diseñado e implementado por los practicantes con una mejor organización y estructuración de los componentes 4.9 PRUEBAS Para poder realizar las primeras pruebas fue necesaria la ayuda del programador, ya que contaba con el programa anterior y fue el encargado de modificarlo, ya que la máquina se encontraban con algunos accesorios que no eran utilizados y se aprovechó para eliminarlos del programa Al realizar las primeras pruebas de la máquina no fue posible que trabajara correctamente, ya que se encontró que el slock correspondiente a las salidas no servía es por eso que no llegaba ninguna señal al PLC, además de estar intercambiadas los positivos y negativos en las clemas, al realizar el rastreamiento del problema se pudo corregir de tal forma que se continuó con las pruebas al programa y poco a poco se fueron detectando y corrigiendo estos detalles. Al final se deja trabajando una máquina, lista para ser utilizada cuando producción lo requiera. Fig. 4.18 Gabinete en funcionamiento CONCLUSIONES La designación de este proyecto nos permitió realizar modificaciones a una de las máquinas que se utilizan para la elaboración de los productos en la empresa, uno de los logros fue la obtención de una mejor organización en el sistema de operación de este elemento, así como la confianza de realizar un mejor producto de calidad elaborado en la estación modificada, para el área de mantenimiento quien fue el que designó el proyecto. Se les dejo una máquina a la cual se les modificaron varios sistemas con los que cuenta esta, por lo que les permitirá un mejor desempeño como departamento, ya sea para el rastreamiento de las distintas fallas como paras las diferentes actividades realizadas por esta área. Y una vez terminando todas las actividades realizadas para las modificaciones de este proyecto, se le deja a la empresa una máquina en pleno funcionamiento, confiable y en buenas condiciones, para cuando sea necesario utilizar, por los diferentes departamentos de la empresa. La realización de este proyecto fue con la colaboración de dos alumnos de la Universidad Tecnológica de Querétaro, ya que en la empresa se contaba con un programa de producción que no permitía excederse de un tiempo limitado, por lo cual el desempeño de las actividades realizadas fuera de lo que era en si el proyecto me permitió darme cuenta de lo que era realmente el perfil de mi carrera. En lo personal esta experiencia obtenida, me deja el reforzamiento de los conocimientos adquiridos en mi formación profesional, como el también darme cuenta que lo aprendido no es lo suficiente para mantenerse dentro de la competencia laboral ya que en este ámbito lo primordial es el conocimiento y la actualización de éste. BIBLIOGRAFÍA Manual Automom estación 50. Empresa Autocom. www.solomantenimiento.com 29 mayo 05. www.syresa.es/componentesneum.html 29 mayo 05. www.cosmos.com.mx 05 junio 05. www.domotica.net/tipos_de_sensores.htm 05 junio 05.