Universidad Tecnológica de Querétaro

…
Universidad
Tecnológica de
Querétaro
Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro
Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de
Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou,
[email protected], c=MX
Fecha: 2013.05.06 15:19:49 -05'00'
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
Nombre del proyecto:
CONSTRUCCIÓN ELÉCTRICA Y PROGRAMACIÓN DE UNA MÁQUINA
DE SUBENSAMBLE DE ACTUADOR 2013
Empresa:
TRW Frenos y mecanismos
Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de:
INGENIERO EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
Presenta:
JOSE YOCIMAR ORTIZ SÁNCHEZ
Asesor de la UTEQ
Ing. Julia Amalia Martínez Carrasco
Asesor de la Empresa
Ing. José Luis Edgardo Mota Morales
Santiago de Querétaro, Qro., Abril 2013
RESUMEN
La construcción y programación de la máquina de subensamble de
actuador 2013, surge por la necesidad de satisfacer la demanda de 96,960
frenos por parte del cliente Volkswagen, para el mes de Mayo del 2013 y en
los meses anteriores la empresa contaba con una capacidad de producción
de 84,480 piezas por lo cual no se podía satisfacer la demanda del cliente y
la empresa tenía que pagar gastos de fletes, debido a retardos en la
producción, por lo anterior se decidió trabajar en el desarrollo de este
proyecto llevándolo a cabo en la empresa TRW Frenos y Mecanismos.
Se comenzó con la elaboración de los diagramas eléctricos, estos han
servido para realizar las conexiones eléctricas de los elementos, dichos
diagramas se realizaron en el software E-PLAN; posteriormente se efectuó
una lista de todos los elementos eléctricos, herramientas y materiales
necesarios para la construcción eléctrica, después se mandó solicitar el
material con los proveedores que surten material eléctrico y electrónico a la
empresa, la siguiente etapa en el desarrollo del proyecto fue comenzar con
el ensamble de los elementos eléctricos y electrónicos, sobre el tablero de
control asignado para la máquina de actuador, para eso se tuvo que realizar
un layout de la distribución de los componentes y ya estando instalados los
elementos se procedió a la conexión eléctrica, fue en esta etapa donde se
invirtió la mayor parte del tiempo debido a que son muchos y muy variados
los elementos electrónicos que controlan el funcionamiento de la máquina de
actuador, para terminar con la construcción de la máquina se contrató un
2
programador externo, y fue esta la última actividad para que la máquina
comenzara a producir piezas, ahora se encuentra en funcionamiento y ya
hemos realizado un análisis de la capacidad de producción, y encontramos
que la demanda se cubrirá al 100% ya que actualmente la empresa produce
101,640 piezas, teniendo cierta cantidad para guardar en stock a manera de
prevención, como podría ser algún paro de línea de producción; es por ello
que los resultados del proyecto han sido positivamente favorables.
3
ABSTRACT
The construction and programming of machine actuator subassembly
2013, arises from the need to satisfy the demand of brakes from the
customer Volkswagen, as demand is 96,960 pieces for the month of May but
months before the company had a production capacity of 84,480 thus could
not meet the demand of the customer and the company had to pay freight
expenses due to delays in production. And that is why they decided to work
on the development of this project taking him out in the company TRW
Brakes and mechanisms, we first started with the development of electrical
diagrams, these have served to make the electrical connections of the
elements, such diagrams were made in the software E-PLAN, then made a
list of all electrical items, tools and materials for the electrical construction,
then send to demand control material providers that supply electrical and
electronic equipment to the company, the following stage in the development
of the project was started with the assembly of electrical and electronic
equipment on the control panel assigned to the machine actuator, for that
you had to make a layout of the distribution of components and elements
already being installed proceeded to the electrical connection was at this
stage where they spent most of the time because they are many and varied
the electronics that control the operation of the machine actuator, to finish the
construction of the machine was taken to program the machine to do so he
had to hire an external programmer, and was this the last activity to start
4
producing machine parts, is now in operation and we have performed an
analysis of the production capacity, and found that the demand will be
covered at 100% since the company currently produces 101.640 pieces,
taking a certain amount to keep in stock, and prevention in case something
unexpected happens, as it could be some stop production line, which is why
the results of the project have been favorables.
5
ÍNDICE
PÁGINA
Resumen
2
Abstract
4
Índice
6
I INTRODUCCIÓN
7
II ANTECEDENTES
11
III JUSTIFICACIÓN
12
IV OBJETIVOS
13
V ALCANCE
14
VI FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
15
VII PLAN DE ACTIVIDADES
27
VIII RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS
29
IX DESARROLLO DEL PROYECTO
31
X RESULTADOS OBTENIDOS
45
XI ANÁLISIS DE RIESGOS
48
XII CONCLUSIONES
49
XIII RECOMENDACIONES
50
XIV REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
51
6
CAPÍTULO I – INTRODUCCIÓN.
TRW es una empresa del sector automotriz, que nace en el año de
1958 con la fusión de productos Thompson y Ramo Wooldridge de ahí el
nombre de la empresa cuyas iniciales son los apellidos de los fundadores
(TRW); en 1968 inicia operaciones de venta de frenos automotrices en la
Ciudad de México con el nombre de KelseyHayes, en 1984 se trasladó la
planta a la Ciudad de Querétaro con el nombre de Frenos y Mecanismos. En
el año 2000 se inauguraron las instalaciones en el Parque Industrial
Querétaro donde se concentra la fabricación de válvulas, cilindro, booster,
frenos de tambor y frenos de disco.
Los principales clientes de la empresa son: General Motors, FORD,
JEEP, HODA, ACURA, MAZDA, BMW, MERCEDEZ BENZ, CHRYSLER,
7
NISSAN,
TOYOTA,
como
se
puede
apreciar
en
la
imagen
1.1.
Imagen 1.1 Principales clientes de TRW
MISIÓN DE LA EMPRESA:
Desarrollar, establecer y mejorar continuamente nuestros sistemas,
procedimientos y procesos, excediendo las expectativas de los clientes,
accionistas y empleados.
VISIÓN:
Alcanzar el pleno desarrollo organizacional y personal con sistemas,
procedimientos y procesos.
8
POLITÍCA DE CALIDAD:
Hazlo bien a la primera vez, hazlo
bien siempre, mejóralo
continuamente.
UBICACIÓN: La Griega No. 101 Parque Industrial Querétaro, Santa
Rosa Jáuregui, Querétaro CP. 76220. Ver Imagen 1.2
Imagen 1.2 Ubicación de la empresa
El proyecto se desarrolló en el área de IPB’S (Integrate Parking Brake),
que por sus siglas en inglés significa freno integrado de estacionamiento,
básicamente este dispositivo está integrado al freno de mano.
Para hacer funcionar el freno de mano hay que ensamblar elementos
adicionales de sub-ensamble, uno de ellos se le conoce por el nombre de
actuador, el cual está compuesto por varios elementos, como son: el ramp,
9
la jaula, tres balines, el shaft y un resorte que junto con los demás elementos
ya ensamblados aplican una preactuación sobre el freno de disco para
contraer las balatas y de esta forma mantener el automóvil con el freno de
mano, es en el ensamble de este dispositivo donde interviene la máquina de
sub-ensamble de actuador, donde se enfocará este proyecto, principalmente
en la fabricación del tablero de control eléctrico y a la programación del
mismo, incluyendo sistemas de seguridad para el operador y dispositivos de
control como servomotores, electro neumático industrial y programación.
10
CAPÍTULO II – ANTECEDENTES.
Debido al incremento de la demanda por parte del cliente Volkswagen
para ensamblar 96,960 piezas del modelo PQ 35 para el mes de Mayo del
2013, para los modelos: Jetta 2013, Bora 2013 y el Beatle 2013; y
analizando la producción real existente con un promedio mensual de 84,480
piezas trabajando las 24 horas 6 días de la semana, la empresa TRW se ha
visto en la necesidad de construir la línea de ensamble DI12 que fabricará
frenos de disco con el dispositivo de freno de mano, ya que desde hoy la
empresa tiene la necesidad de pagar gastos extraordinarios de fletes
enviando el producto hacia la planta ensambladora que se encuentra en el
estado de Puebla.
Al no cubrir con dicha demanda del cliente mes con mes, ha detonado
la búsqueda de soluciones a este problema, por el momento, lo más viable
hasta ahora es la construcción de una nueva línea de producción, que
conceda satisfacer la demanda de producto, además que permitirá a la
empresa estar preparada para posteriores incrementos de demanda que han
sido anunciados por el cliente.
Al construir la línea DI12 se podrá cubrir con la demanda de piezas por
parte del cliente, es por ello que existirá demanda de elementos de
subensamble “actuador”, y es por ello que nace la necesidad de construir
una nueva máquina que proporcione dicho elemento.
11
CAPÍTULO III – JUSTIFICACIÓN.

Satisfacer la demanda de 96,960 piezas exigidas por el cliente
Volkswagen, para el mes de Mayo del 2013 teniendo como beneficio
la reducción de gastos por parte de TRW como lo son los costos
extras de fletes, debido a retardos en la producción.

Desarrollar mejora en los procesos existentes, donde se desea
implementar sistemas de seguridad, utilizando la automatización; esto
con el fin de garantizar la seguridad e integridad del operador.
12
CAPÍTULO IV – OBJETIVOS.
 Construir el tablero eléctrico y programar una máquina de ensamble
de actuador al 100% para el mes de Mayo del 2013.
 Satisfacer al 100% la demanda del cliente Volkswagen, que se exige
para el mes de Mayo del 2013.
13
CAPÍTULO V – ALCANCE.
El proyecto se enfocó en la construcción eléctrica de una máquina de
subensamble de actuador, además de la programación y puesta en marcha
de sistemas de seguridad; esto se llevó a cabo en el área de ensamble de
IPB’S, con el fin de abastecer la demanda de frenos de disco con freno de
mano integrado de la marca Volkswagen.
14
CAPÍTULO VI– FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
VI.I Descripción del PLC.
Como primer punto se representa gráficamente un Controlador
Lógico Programable (PLC) en la figura 6.1.
Figura 6.1: Representación PLC.
Un autómata programable industrial (API) o controlador lógico
programable (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no
informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo
industrial, procesos secuenciales.
15
Un PLC trabaja en base a la información recibida por los
sensores y el programa lógico interno, actuando sobre los actuadores de la
instalación.
De acuerdo con la definición de la Asociación "Nema" (National
Electrical Manufacturers Association) un controlador programable es:
"Un aparato electrónico operado digitalmente, que usa una
memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones
para implementar funciones específicas, tales como lógica, secuenciación,
registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas para
controlar, a través de módulos de entrada/salida digitales (ON/OFF) o
analógicos (1 5 VDC, 4 20 mA, etc.), varios tipos de máquinas o procesos”.
Figura 6.2: Diagrama de flujo del PLC.
16
La función proceso que realiza el PLC comienza obteniendo datos por
medio de las entradas para posteriormente procesarla por medio del
programa anteriormente cargado y realizar una actividad por medio de las
salidas como lo muestra el diagrama de flujo de la figura 6.2.
Constitución del PLC.
Un autómata programable propiamente dicho está constituido por:
 Un
dispositivo
de
alimentación:
que
proporciona
la
transformación de la energía eléctrica suministrada por la red de
alimentación en las tensiones continuas exigidas por los componentes
electrónicos.
 Una
tarjeta
procesadora:
es
el
cerebro
del
autómata
programable que interpreta las instrucciones que constituyen el
programa grabado en la memoria y deduce las operaciones a realizar.
 Una tarjeta de memoria: contiene los componentes electrónicos
que permiten memorizar el programa, los datos (señales de entrada)
y los accionadores (señales de salida).1
disponible en:
1
http://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docencia/Seminario%20de%20Aut/trabaj
os/trabajos%202002/PLC/plc.htm
17
VI.II LVDT
El transformador diferencial variable lineal es un dispositivo de censado
de posición que provee un voltaje de salida de CA proporcional al
desplazamiento de su núcleo que pasa a través de sus arrolamientos. Los
LVDTs proveen una salida lineal para pequeños desplazamientos mientras
el núcleo permanezca dentro del bobinado primario. La distancia exacta es
función de la geometría del LVDT, a continuación se muestra la
representación interna de un LVDT en la Figura 6.3.
Figura 6.3 Representación interna de un LVDT.
Un LVDT es muy similar a un transformador, el cual consta de un
bobinado primario, bobinado secundario y un núcleo magnético. Una
corriente alterna, conocida como la señal portadora se aplica en el bobinado
primario. Dicha corriente alterna, en el bobinado primario produce un campo
magnético variable alrededor del núcleo este campo magnético induce un
voltaje alterno en el bobinado secundario que está en la proximidad del
18
núcleo. Como en cualquier transformador, el voltaje es la señal inducida en
el bobinado secundario es una relación lineal del número de espiras. Como
el núcleo se desplaza, el número de espiras expuestas en el bobinado
secundario cambia en forma lineal. Por lo tanto la amplitud de la señal
inducida cambiará también linealmente con el desplazamiento. El demulador
sensible a la fase es un conversor AC/DC que produce una tensión DC
(típicamente entre 0 y 10 volts) proporcional a la magnitud de la salida del
LVDT y sensible a la fase de la señal de salida relativa
a la señal
(portadora) de entrada. En la figura 6.4 se puede apreciar la posición del
núcleo en los embobinados.2
Figura 6.4 ubicación del núcleo en los embobinados.
2
http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/LVDT/lvdt.pdf
19
VII.III ROBOCYLINDER.
Son equipos destinados a la sustitución de los dispositivos neumáticos.
Fabricados por la casa japonesa IAI, quien propone una enorme diversidad
de modelos de actuadores electromecánicos (más de 3.000 referencias) de
amplia utilización en la industria, estos elementos permiten de una forma
extremadamente sencilla mover un tope, una altura, profundidad, etc.
permitiendo de esta forma realizar todos los ajustes de una máquina de
forma automática, sin manivelas manuales, sin reglas, encóders ni
dispositivos de medición o lectura.
Cambios de modelo, ajustes en ciclo o hasta movimientos de interpolación
son ahora tan fáciles de realizar como la instalación de un cilindro o una
electroválvula.
Tanto el usuario final sin especiales conocimientos de ejes o ‘Motion’, como
el fabricante o instalador de máquinas pueden a partir de este momento,
instalar y poner en marcha el ajuste automático de altura de una recercadora
o perfiladora, en menos de una hora. Sin ajuste de parámetros, sin
cableados, sin finales de carrera: los nuevos Robocylinder permiten realizar
movimientos desde 5 milímetros a 3 metros, con precisiones mejores de 0,1
milímetros, velocidades de hasta 3 metros por segundo y fuerzas ajustables
de hasta 2 toneladas. Todo ello con una garantía de funcionamiento mínima
20
de 5 millones de metros sin mantenimiento. Los robocylinder son como se
muestran en la figura 6.5. 3
Figura 6.5: Robocylinder.
VI.IV VÁLVULAS NEUMÁTICAS.
Una válvula neumática es un elemento de regulación y control de la presión
y el caudal del aire a presión. Este aire es recibido directamente después de
su generación o desde un dispositivo de almacenamiento. Las válvulas
dirigen, distribuyen o pueden bloquear el paso del aire para accionar los
elementos de trabajo (los actuadores).
3
Manual de Robo Cylinder Belt Type RCP2-BA6/BA7, RC Robo Cylinder
21
Cuando se habla de la función de la válvula se refiere a la variedad de
posiciones de la válvula. Generalmente encontramos de 2/2, 3/2, 4/2, 5/2,
3/3, 4/3 y 5/3. El primer número es el número de vías (entradas, salidas y
descargas). El segundo valor es el número de posiciones que tiene las
válvulas.
Las válvulas de control se catalogan por el número de puertos en su cuerpo
y por el número de posiciones que tienen fijas.
Ejemplo: Una válvula 5/3 indica 5 puertos o conexiones en el cuerpo de la
válvula y 3, que puede tener tres posiciones estables mediante sus
actuadores.
Los puertos pueden ser de diferentes diámetros, que van relacionados con
la cantidad de aire que pueden dejar pasar. A mayor diámetro, pasa más
volumen de aire comprimido.
Específicamente, el dato de Cv o Qn de la válvula indica cuantitativamente
la cantidad de aire que puede pasar con una pérdida de presión unitaria.
Qn es el caudal nominal normal y se entiende como el caudal de aire libre o
normal en litros/min que atraviesa la válvula con una presión de entrada de 6
22
bar (7 bar absolutos) y una pérdida de carga de 1 bar a una temperatura de
20 °C.
Cv textualmente quiere decir coeficiente de velocidad y, por definición es el
caudal de agua a 15.5 °C en galones por minuto que pasa a través de la
válvula, cuando la caída de presión en la misma es de 1 psi.
El factor de conversión entre ambos es de 1000 l/min (Qn) = 1.016 gal/min
(Cv). Las válvulas pueden ser actuadas mediante aire, electricidad y
mecánicamente. A las primeras se les denomina "piloteadas", por emplear
válvulas piloto de aire.
La representación esquemática de las válvulas es como sigue:

Las posiciones de las válvulas se representan por medio de
cuadros.

La cantidad de cuadros indica la cantidad de posiciones.

Las líneas representan tuberías o conductos, las flechas el sentido
de la circulación del fluido.

Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan
mediante líneas transversales.

Las conexiones de entrada y salida se representan mediante
trazos unidos a la casilla que esquematiza la posición inicial.

Las conexiones de las válvulas se identifican por medio de letras
mayúsculas.
23
1. Conductos de trabajo A, B, C.
2. Entrada de presión P.
3. Salida o escape R, S, T.
4. Tuberías de pilotaje E, Y, X. 4
VI.V POINT I/O 1734:
A continuación se muestra un módulo de POINT I/O, véase la figura 6.6.
Figura 6.6 Imagen de un módulo de POINT I/O
4
http://www.airlinehyd.com/Webpages/Pneumatics/Manufacturers/SMC.aspx#Valves
24
Es una familia de módulos de E / S de los módulos que son ideales para
aplicaciones que requieren flexibilidad y bajo costo de propiedad son
fundamentales para el éxito del diseño del sistema de control y operación.
Como elemento clave de la Arquitectura Integrada de Rockwell Automation,
sus diagnósticos integrales y funciones configurables permiten que el
producto sea fácilmente aplicado a cualquier sistema de automatización y
reducir los costos de ingeniería a través de la estandarización. Se puede
utilizar en paneles de dispositivos remotos, paneles de control local, y se
puede
acceder
desde
muchos
lugares,
incluyendo
Internet.
Beneficios:
• Backplane de E / S utiliza extremadamente rápida de cambio de estado
(COS) conexiones para maximizar el rendimiento (sondeo disponible en el
modo de configuración).
• Montaje del módulo se monta horizontalmente o verticalmente (no requiere
reducción de potencia) para satisfacer sus necesidades.
• El diseño compacto permite que encaje en el espacio de panel limitado.
• Sustitución de dispositivos Automático (ADR) permite a los OEM para
25
agregar características de la máquina y los módulos E / S sin realizar
cambios en el software de control de la máquina.
• Extracción e inserción con la alimentación (RIUP) permite reemplazar un
módulo mientras el resto del sistema en funcionamiento.
• Los componentes modulares se instalan fácilmente deslizando juntos, se
separan fácilmente para su mantenimiento y resolución de problemas. No se
necesitan herramientas.
• Sistema de cableado extraíble para la puesta en marcha del sistema
económico.
• Soluciones de red eficiente con múltiples interfaces DeviceNet, ControlNet,
EtherNet / IP y PROFIBUS DP adaptadores de comunicación.5
5
http://www.ab.com/en/epub/catalogs/12762/2181376/104830/2416241/104832/
26
CAPÍTULO VII – PLAN DE ACTIVIDADES.
ACTIVIDAD
RESPONSABLE PERIODO
planeado
1. Realizar diagramas Eléctricos Ing. J. Luis Mota realizado
planeado
2. Elaborar lista de Materiales
Ing. J. Luis Mota realizado
planeado
3. Reunir
Material
y
Herramientas
Jorge Olvera
realizado
planeado
4. Instalar elementos en tablero Jorge Olvera
realizado
planeado
5. Cablear la parte de control 24 vdc J. Yocimar
realizado
planeado
6. Cablear parte de potencia 120 vac J. Yocimar
realizado
planeado
7. Conectar entradas y salidas de
PLC a bloques
Jorge Olvera
realizado
planeado
8. Conectar DRIVER PARKER
Jorge Olvera
realizado
planeado
9. Conectar DRIVER IAI
J. Yocimar
realizado
planeado
10. Conectar módulos de
electroválvulas
J. Yocimar
realizado
planeado
11. Conectar telesis TMC 470
Jorge Olvera
realizado
27
ENERO
2 3 4
FEBRERO
1 2 3 4
MARZO
1 2 3 4
ABRIL
1 2 3
4
ENERO
ACTIVIDAD
RESPONSABLE PERIODO 2 3
planeado
12. Conectar LVDT
J. Yocimar
realizado
planeado
13. Terminar el cableado Eléctrico
del tablero
Jorge Olvera
realizado
planeado
14. Programar Máquina
Jaime H.
realizado
planeado
15. Energizar Máquina
Jorge Olvera
realizado
planeado
16. Prueba del funcionamiento
J. Yocimar
realizado
planeado
17. Poner en marcha
J. Y. O.
realizado
28
FEBRERO
4 1 2 3
MARZO
4 1 2 3
ABRIL
4 1 2
3
4
CAPÍTULO VIII– RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS.
Recursos Materiales:
1. 1 Fuente de alimentación de 24 VDC, Balluff BAE0002
2. 4 Porta fusibles Allen Bradley 1492-FB1C30
3. 10 Porta fusibles 24 VDC
4. 35 Clemas
5. 1 Multicontacto 120 VAC
6. 1 PLC Compact Logix L32E Allen Bradley
7. 1 Swich Ethernet
8. 1 Point I/0 17-34-AENT
9. 1 Relevador de paro de emergencia MBR127TP
10. 1 Relevador de cortinas de seguridad KELLENCE
11. 1 Transductor LVDT DR7AC
12. 1 Drive parker COMPAX 3
13. 1 Drive IAI RCP2-BA7-I-42PB-54-900-PI14. 1 Telesis TMC 470
15. Tablero eléctrico
Herramientas:
1. Pinzas de corte
2. Desarmador clemero 1/8 in
3. Laves allen
29
4. Taladro DEWALT
5. Cinta de aislar
Recursos Humanos:
1. 1 contratista Eléctrico
2. 1 contratista Programador
3. 1 electromecánico
30
CAPÍTULO IX- DESARROLLO DEL PROYECTO
Introducción.
TRW es una empresa metal mecánica del sector automotriz, que se
encuentra ubicada en la ciudad de Querétaro, donde se fabrican válvulas,
cilindro, booster, frenos de tambor, frenos de disco y frenos de disco con freno
de mano incluido; dentro del área donde se ensamblan los frenos de disco con
freno de mano donde se encuentra una gran necesidad, que es satisfacer la
demanda de freno del modelo PQ35; ya que actualmente las líneas de
ensamble que trabajan para fabricar este modelo no son capaces de satisfacer
la demanda de producto para el mes de Mayo del 2013, entonces se analizaron
soluciones a este problema, y al final se encontró la solución más viable: la
construcción de una nueva línea de ensamble y esta línea a su vez requerirá un
sub-ensamble (actuador) que integra el freno de mano, por lo tanto se decidió
construir una nueva máquina de sub-ensamble de actuador. A continuación se
detallará la construcción eléctrica y programación de la nueva máquina.
Actividad 1 Realizar diagramas Eléctricos
Se llevó a cabo la elaboración de los diagramas eléctricos utilizando el
software E-PLAN, estos fueron revisados y validados por el departamento de
31
manufactura de TRW en la segunda semana del mes de Enero del 2013. Cabe
mencionar que un diagrama eléctrico es una guía que se utiliza para realizar las
conexiones eléctricas de una máquina, sin un diagrama eléctrico simplemente
no hubiera sido posible la construcción eléctrica ni programación de la máquina
de ensamble de actuador.
Actividad 2 Elaborar lista de Materiales
Se realizó un listado de las herramientas y los materiales que fueron
necesarios para la construcción de la máquina de actuador entre ello: los
elementos de control como, el PLC CompactLogix, electroválvulas, sensores
analógicos y digitales, Drivers para servomotores.
Actividad 3 Reunir Material y Herramientas
Se adquirió el material eléctrico, electrónico y las herramientas, además
de que se seleccionó el tablero eléctrico que se utilizó para montar los
elementos del control eléctrico, ver imagen 9.1 muestra el tablero utilizado para
el ensamble y cableado de los elementos eléctricos.
32
Imagen 9.1 Tablero de control eléctrico para la máquina de actuador 2013.
Actividad 4 Instalar elementos en tablero
Fue la instalación de los elementos eléctricos y electrónicos dentro del
tablero de control, esta actividad fue realizada por el Ing. Jorge Olvera, para
diseñar la localización de cada elemento se tuvo que realizar un lay out,
primeramente se comenzó por montar los segmentos del riel din, para
posteriormente ir ensamblando cada elemento y también las clemas, las cuales
33
fueron estándar de color gris, rojas y azules que se utilizan para la alimentación
a 24 VDC.
Ver imagen 9.2 donde se muestra la estructura que se ha adoptado para
la distribución de los elementos.
Imagen 9.2 distribución de los elementos eléctricos
34
Actividad 5 Cablear la parte de control 24 vdc
Elaborar la conexión de la parte de control a 24 VDC, que comienzo desde
la energización de la fuente de poder a 120 VAC y en la salida de la fuente
salen 24 VDC, que posteriormente parten hacia los porta fusibles que servirán
como una protección para los elementos Electrónicos que en este caso son: el
swich Ethernet, los transductores de LVDT, relevadores de paro de emergencia
etc.; ver imágenes 9.3, 9.4
Imagen 9.3 fuente de alimentación a 24 VDC
35
Imagen 9.4 Porta fusibles de protección a 24 VDC.
Actividad 6 Cablear parte de potencia 120 vac
Esta actividad se llevó a cabo el cableado de la parte de 120 VAC, se
comenzó por energizar los porta fusibles que protegen los equipos en caso de
un corto circuito; se energiza solo una línea y el neutro para obtener 120 VAC
que energizan el Drive Parker Compax 3, el ventilador del tablero eléctrico, la
fuente del PLC Allen Bradley, también se energizaron los contactos eléctricos
externos que lleva el tablero eléctrico, esto principalmente para conectar
36
equipos externos a la máquina, principalmente computadoras de monitoreo de
proceso.6
Actividad 8 Conexión de Drive Parker Compax 3.
Se cablean las entradas y salidas del Drive Parker Compax 3, siguiendo
las instrucciones que se encuentran en el diagrama eléctrico de la máquina. Se
comienza por cablear la terminal X12, donde utilizamos 3 entradas y 3 salidas
con su respectiva alimentación a 24 VDC y aterrizando toda la terminal a tierra,
posteriormente se procedió a cablear la terminal X22, donde solo se utilizaron 2
entradas al PLC y 3 salidas; la configuración del cableado antes mencionado se
establece principalmente para controlar los movimientos del servomotor que la
máquina realiza una prueba de preactuación, que sirve para cerciorarse que la
pieza de actuador ya ensamblada tenga movilidad, y que por el contrario si el
actuador no tiene ningún movimiento al ser preactuado, ocasioné que el freno
no sirva en la parte del freno de estacionamiento. En la figura 10.5 se puede
apreciar el cableado del Drive Parker.
6
Manual de controladores compactlogix, (2010). Allen-Bradley
37
Imagen 9.5 cableado del Drive Parker.
Actividad 9. Cableado del Drive IAI
Se comienza por energizar el drive a 24 VDC, pero no directamente de la
fuente de alimentación, sino que la señal de +24 VDC, viene de la salida del
38
relevador de las cortinas de seguridad de la marca Kellence; este tipo de
configuración se eligió con el objetivo de seguridad, ya que el robocylinder
solamente estará energizado mientras las cortinas de seguridad de la máquina
estén sin interrupción, y cuando el operador meta la mano a la máquina el
robocylinder se pausará en la posición que este se encuentre. Posteriormente
se han conectado las entradas y salidas del Drive hacia el PLC, con el fin de
que el controlador pueda dominar las tareas que le han sido programadas a
realizar al robocylinder; para realizar toda las conexiones eléctricas se ha
utilizado el diagrama eléctrico. En la imagen 10.6 se puede apreciar la imagen
del Drive IAI que se ha utilizado para controlar los movimientos del robocylinder.
39
Imagen 9.6 Drive IAI
Actividad 10 Conexión de bloques de electroválvulas
La conexión de las electroválvulas ha sido sencillo, ya que solo se
direccionaron a las salidas del PLC, cada válvula sirve para activar los cilindros
neumáticos, que están presentes en la máquina; ya que cuando el PLC manda
una señal eléctrica esta a su vez manda hacer el cambio de posición de la
válvula y esta domina ya sea el avance o el retroceso de un cilindro neumático
40
a continuación se muestran las electroválvulas de la máquina de actuador en la
imagen 9.7.7
Imagen 9.7 Bloques de electroválvulas
Actividad 11 Conexión del Telesis TMC470
Otra conexión de los equipos electromecánicos ha sido la conexión del
Telesis TMC470, la cual fue efectuada por el señor Jorge Olvera, lo más crítico
de esta actividad ha sido la fabricación de los conectores eléctricos, para esto
se siguió la configuración que se encuentra en el diagrama eléctrico, se han
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Guillén Salvador, (1999). Introducción a la Neumática. México: Alfaomega
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fabricado conectores DB8, DB26. A continuación se muestra en la imagen 10.8
un Telesis TMC470
Imagen 9.8 Conectores fabricados para el telesis TMC470
Actividad 12 Conexión del LVDT
Se han utilizado 2 LVDT’s 702 GT2500 que miden alturas en los
actuadores, cada LVDT consta de 4 cables: azul, café, blanco y negro; los dos
primeros sirven para la energización del LVDT y los otros dos cables se
conectan a un transductor DR7AC, que procesa la información obtenida, para
posteriormente enviarla a una entrada analógica al PLC. Cabe mencionar que
cada transductor debe de ir alimentado a 24 VDC.
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Actividad 13 Termino de cableado
La última actividad en la parte eléctrica ha sido terminar con el cableado
del tablero de control eléctrico, en esta parte se han conectado principalmente
indicadores de la máquina, como lámparas, botones de reset, etc. A
continuación se puede ver en la imagen 10.9 y 11 como ha quedado el tablero
de control ya terminado.
Imagen 9.9 Entradas y salidas del PLC
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Actividad 14 Programación de la máquina
Una de las últimas actividades en el desarrollo del proyecto fue la
programación de la máquina, para ello el jefe del proyecto contrató una
programador externo a la empresa; ya que por causas de tiempo no se
permitían retrasos en la entrega de la máquina, cabe mencionar que el Ing.
Jaime fue la persona elegida para desarrollar toda la programación de la
máquina, para ello él tuvo que ajustar el programa de la maquina al mapeo de
entradas y salidas, que estaba dado de alta en el diagrama eléctrico.
Imagen 10 Tablero de control eléctrico de la máquina de actuador
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CAPÍTULO X – RESULTADOS OBTENIDOS.
El principal objetivo del proyecto ha sido la construcción eléctrica y
programación de una máquina de ensamble de actuador para el mes de Mayo
del 2013; y los resultados obtenidos han sido muy favorables ya que la
construcción de la máquina se ha logrado finalizar antes de que se terminara el
mes de Abril del 2013 y ha comenzado a producir 50 piezas por hora antes de
la fecha planeada.
Otro objetivo muy importante por el cual se ha decidido construir una nueva
máquina de ensamble de actuador fue satisfacer al 100% la demanda de
producto de la ensambladora de autos de la marca Volkswagen para el mes de
Mayo del 2013 y los resultados obtenidos hasta el día de hoy para este objetivo
han sido positivos, debido a que la demanda requerida por el cliente es de
96,960 piezas y se ha analizado la capacidad de producción y ahora con la
nueva máquina es de 101,640 piezas mensuales. A continuación se explica de
una forma detallada el cálculo y análisis de los resultados del segundo objetivo,
primeramente se analiza la requisición del cliente, ver imagen 10.1.
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Imagen 10.1 requisición de producto del cliente
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Cálculo de la demanda requerida para el mes de Mayo del 2013
Como se ve en la imagen 10.1 en la quinta columna existe una demanda
de 48,480 piezas del modelo PQ 35 derecho, entonces se puede deducir que
habrá la misma demanda para el modelo PQ 35 izquierdo.
48,480*2=96,960 piezas la demanda total del cliente para el mes de Mayo del
2013 será de 96,960 piezas.
La empresa actualmente produce en promedio 80 piezas por hora y como
tiene 2 líneas trabajando, un promedio de 22 horas diarias 6 días a la semana
entonces tiene una capacidad de: 80*2*22*24=84,480 piezas.
Analizando hoy la capacidad de la empresa nos arroja 101,640 debido a
que si una línea produce 80 piezas por hora, otra 80 piezas por hora y la nueva
línea solo alcanza 50 piezas por hora, ya que se está capacitando nuevos
operadores si promediamos la producción por hora es de 70 piezas por hora y
trabajando las tres líneas nos arroja 70*3=210 por 22 horas diarias por 5.5 días
semanales entonces tenemos una capacidad de 101,640 piezas.
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CAPITULO XI-ANÁLISIS DE RIESGOS.
Existen algunas limitaciones que pueden impedir alcanzar los objetivos
planteados, una de ellas es el tiempo; ya que puede haber retardos en la
entrega del material que se necesita en la construcción del tablero eléctrico.
Otra gran causa que podría impedir el logro del proyecto sería, que por falta de
recursos económicos por parte de la empresa se quedara inconclusa la
realización del proyecto.
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CAPÍTULO XII – CONCLUSIONES.
En conclusión, el desarrollo del proyecto de estadía en el que tuve la
oportunidad de realizar en la empresa TRW Frenos y Mecanismos, me ha sido
de mucha ayuda para mi desarrollo profesional en el área industrial, ya que me
ha permitido aplicar mis conocimientos que obtuve en mi trayecto escolar,
principalmente en el ámbito del control eléctrico y la automatización, la
experiencia más importante de estar este periodo en una industria de talla
mundial, ha sido el conocimiento que he obtenido al enfrentarme a los
problemas reales del trabajo industrial y el tener que dar solución a los mismos,
además del conocimiento que me han impartido algunos colegas de trabajo.
Por otro lado me he percatado de que la inversión en el desarrollo de
nuevos proyectos, es una de las salidas más viables para cualquier institución,
por lo tanto es por ello que recomiendo invertir en el desarrollo de máquinas
nuevas, y para nosotros ya sea estudiantes, practicantes o empleados el
innovar siempre y explotar la nueva tecnología que surge día con día es un
factor clave en la industria hoy en día.
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CAPÍTULO XIII – RECOMENDACIONES.
En base a los resultados obtenidos del proyecto, cabe mencionar que han
sido muy favorables ya que se ha cubierto la demanda del producto a más de
un 100%, es recomendable para la empresa TRW Frenos y Mecanismos,
invertir recursos materiales y humanos, así como en el desarrollo de nuevos
proyectos y nuevas máquinas, ya que la demanda de partes para este ramo
automovilístico está en aumento y la empresa debe de contar una cantidad
suficiente de máquinas para hacer frente a la demanda y satisfacer las
necesidades del cliente, que en este caso son las armadoras de autos de
marcas internacionales.
En lo personal, una empresa o instituto, tiende más al crecimiento si
invierte en el desarrollo de nuevos proyectos, ya que el mundo de la industria
está en plena evolución, donde día con día exige un plus en todos los aspectos.
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CAPÍTULO XIV – REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1) Controlador Lógico programable
Consultado el 25 de Febrero del 2013. Disponible en:
http://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docen
cia/Seminario%20de%20Aut/trabajos/trabajos%202002/PLC/plc.htm
2) LVDT
Consultado el 28 de febrero del 2013. Disponible en:
http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/LVDT/lvdt.pdf
3) Manual de Robo Cylinder Belt Type RCP2-BA6/BA7, RC Robo Cylinder
4) www.airlinehyd.com/
Products » Pneumatics » SMC Directional Control Valves, consultado el
22 de Febrero del 2013. Disponible en:
http://www.airlinehyd.com/Webpages/Pneumatics/Manufacturers/SMC.as
px#Valves
5) www.ab.com
Catalogs > Automation Systems Catalog > I/O > In-Cabinet Distributed
I/O > 1734 POINT I/O, consultado el 28 de Febrero del 2013. Disponible
51
en:
http://www.ab.com/en/epub/catalogs/12762/2181376/104830/2416241/10
4832/
6) Manual de controladores compactlogix 2010, Allen-Bradley
7) Guillén Salvador, Grupo Editor, S. A. De C. V. (1999), Introducción a la
Neumática, Alfaomega , México, D. F.
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