CD-3220.pdf
Anuncio
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL PARA OPTIMIZAR EL LLENADO DE THINNER EN TANQUES EN PINTURA CÓNDOR PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL CURIMILMA DÍAZ JHONNY JORGE [email protected] GUAÑA TOAPANTA SANDRA MARINA [email protected] DIRECTOR: DR. CORRALES PAUCAR LUIS ANIBAL [email protected] Quito, Septiembre 2010 DECLARACIÓN Nosotros, Jhonny Jorge Curimilma Díaz y Sandra Marina Guaña Toapanta, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. ________________________ ___________________________ Jhonny Jorge Curimilma Díaz Sandra Marina Guaña Toapanta CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Jhonny Jorge Curimilma Díaz y Sandra Marina Guaña Toapanta, bajo mi supervisión. ________________________ Dr. Luis Corrales DIRECTOR DEL PROYECTO AGRADECIMIENTOS A todos quienes de alguna manera han hecho posible el haber realizado éste proyecto, y más aún el haber aportado su grano de arena para que pudiese culminar una meta más en mi vida. A todos mis maestros, en especial a mis padres, que con su ejemplo me inculcaron todos los valores que una persona debe tener y debe saber practicar, a mis hermanos, mis tíos y toda mi familia, que con su apoyo me enseñaron como poder ayudar a los demás, a mis primos y amigos, que me enseñaron lo más importante que he aprendido, “no sirve de nada tener un título, si como persona soy una desgracia”, a mis profesores, que muchos con paciencia impartieron todos sus conocimientos, y a otros profes, que nunca supieron dictar una clase, pero que su enseñanza indirecta, era el poder desenvolverse sin necesidad de ayuda, en fin, a todos quienes han estado a mi alrededor, porque de todos he aprendido. Y de todo corazón, agradezco a Dios, que me ha dado vida, un hogar, una familia, amigos, compañeros y sobretodo la oportunidad de aprender de cada uno de ellos. Jhonny AGRADECIMIENTOS A Dios, por ser mi fortaleza cada día de mi vida, especialmente en los más difíciles. A mis padres, quienes aportaron con su gran esfuerzo para conseguir que este sueño se haga realidad. A mis hermanas, quienes siempre me han brindado su apoyo y confianza y me enseñaron a luchar y ser perseverante para alcanzar una meta. A mi director, quien con sus conocimientos y paciencia me encaminó para culminar con éxito este proyecto. A mis amigas y amigos con quienes he compartido momentos agradables durante estos años de estudio. Sandra DEDICATORIA A mi hermana Albita que en paz descansa, que fue un ejemplo para mí, supo disfrutar y aprender de la vida, y siempre me brindó su apoyo hasta el último día de su existencia. Jhonny DEDICATORIA A mi padre Dios por ser mi fortaleza en todo momento y porque en cada día de vida me brinda la oportunidad ser mejor persona. A mis hermanas, quienes siempre han confiado en mí y me han apoyado en todas mis decisiones. A ellas que me han demostrado que con esfuerzo y perseverancia puedo alcanzar ésta y muchas metas más. Sandra I CONTENIDO CONTENIDO…………………………………………………………………………………..I RESUMEN ................................................................................................................. VI PRESENTACIÓN ...................................................................................................... VII CAPITULO 1 ............................................................................................................... 1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ENVASADO DE THINNER ............................... 1 1.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 2 1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO ..................................................................... 3 1.3.1 1.4 TIPOS DE THINNER ELABORADOS ..................................................... 3 DESCRIPCIÓN DEL AREA DE ENVASADO Y ALMACENAMIENTO DE THINNER................................................................................................................. 4 1.4.1 DESCRIPCIÓN DEL AMBIENTE............................................................. 5 1.4.1.1 1.4.2 Formación de una explosión. ............................................................ 5 DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES DONDE SE FABRICA EL THINNER …………………………………………………………………………………...6 1.4.2.1 1.4.3 Bomba centrífuga.............................................................................. 7 PROCESOS RELACIONADOS CON EL ENVASADO DE THINNER ..... 8 1.4.3.1 Recirculación..................................................................................... 9 1.4.3.2 Control de calidad del producto....................................................... 10 1.4.3.2.1 Prueba de dilución....................................................................... 10 1.4.3.2.2 Prueba de evaporación ............................................................... 11 1.4.3.3 Etiquetado ....................................................................................... 11 1.4.3.4 Envasado ........................................................................................ 12 1.4.3.4.1 Celda de carga ............................................................................ 14 1.4.3.4.2 Indicador M 8141......................................................................... 15 1.4.3.5 Colocación de tapas........................................................................ 16 1.4.3.6 Estibado y almacenamiento ............................................................ 16 1.4.3.6.1 Paletas ........................................................................................ 17 1.4.3.7 Transporte....................................................................................... 18 II 1.4.4 1.5 1.4.4.1 Electricidad estática en el trasvase de líquidos inflamables............ 19 1.4.4.2 Formación y acumulación de la electricidad estática ...................... 20 ERGONOMÍA EN EL PROCESO................................................................ 21 1.5.1 1.6 CONEXIÓN A TIERRA .......................................................................... 18 RIESGO ERGONÓMICO ...................................................................... 21 PROPUESTAS DE SOLUCIÓN .................................................................. 22 1.6.1 PROPUESTAS PARA MEJORAR LAS CONDICIONES DE TRABAJO 22 1.6.1.1 Primera alternativa .......................................................................... 22 1.6.1.2 Segunda alternativa ........................................................................ 23 1.6.1.3 Tercera alternativa .......................................................................... 24 1.6.2 PROPUESTA PARA EL ENVASADO.................................................... 25 1.6.2.1 Incremento del caudal .................................................................... 25 1.6.2.2 Optimización del tiempo de llenado mediante reducción o eliminación de tiempos muertos. .................................................................... 25 1.6.2.2.1 Método utilizando un flujómetro................................................... 26 1.6.2.2.2 Método utilizando sensores de nivel ........................................... 26 1.6.2.2.3 Método utilizando sistema mecánico........................................... 27 1.7 ANÁLISIS DE PROPUESTAS .................................................................... 28 CAPÍTULO 2 ............................................................................................................. 30 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL PARA EL PROCESO................................. 30 2.1 DESCRIPCIÓN GENERAL ......................................................................... 31 2.2 TANQUE PARA LA MEDICIÓN DEL VOLUMEN....................................... 32 2.2.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE CUBICACIÓN ...................... 32 2.2.2 VARIACIÓN DEL VOLUMEN DEL THINNER RESPECTO A LA TEMPERATURA. ............................................................................................... 33 2.3 CONSTRUCCIÓN DEL TANQUE ............................................................... 34 2.3.1 DIMENSIONES...................................................................................... 34 2.3.2 VOLANTE.............................................................................................. 35 2.3.3 TUBERÍAS............................................................................................. 38 2.4 SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE CONTROL.................................. 39 2.4.1 SELECCIÓN DE LAS VÁLVULAS......................................................... 39 III 2.4.2 SELECCIÓN DE BOMBAS.................................................................... 41 2.4.3 SELECCIÓN DEL PLC .......................................................................... 42 2.5 2.4.3.1 CPU con módulo Ethernet............................................................... 42 2.4.3.2 Entradas digitales............................................................................ 43 2.4.3.3 Salidas digitales .............................................................................. 44 DISEÑO DE TABLEROS ............................................................................ 45 2.5.1 Tablero Eléctrico.................................................................................... 45 2.5.1.1 Fuente de 24 VDC .......................................................................... 46 2.5.1.2 Relés de 24 VDC ............................................................................ 47 2.5.1.3 Disyuntor ......................................................................................... 47 2.5.2 TABLERO ELECTRONEUMÁTICO....................................................... 48 2.5.2.1 Válvulas electroneumáticas 5/2....................................................... 49 2.5.2.2 Válvulas electroneumáticas 3/2....................................................... 49 2.5.2.3 Convertidor neumático-eléctrico...................................................... 50 2.5.2.4 Manifold 6 posiciones para válvula 5/2 ........................................... 51 2.5.2.5 Silenciadores................................................................................... 52 2.5.2.6 Unidad de mantenimiento ............................................................... 52 2.5.2.7 Racores........................................................................................... 53 2.5.2.8 Pasamuros ...................................................................................... 53 2.5.3 TABLERO NEUMÁTICO ....................................................................... 54 2.5.3.1 Elementos de maniobra .................................................................. 54 2.5.3.2 Visores ............................................................................................ 55 2.5.4 CONEXIÓN A TIERRA .......................................................................... 56 CAPÍTULO 3 ............................................................................................................. 57 DISEÑO DE LAS MEJORAS ERGONÓMICAS ........................................................ 57 3.1 SISTEMA CON BALANZA O SISTEMA ANTIGUO .................................... 58 3.1.1 TRASLADO DE LAS PALETAS DE MADERA ...................................... 58 3.1.2 TRASLADO DE LOS TAMBORES LLENOS ......................................... 59 3.2 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE TRABAJO.............................. 61 3.2.1 MÉTODO LEST ..................................................................................... 61 IV 3.3 DISEÑO PARA TRASLADAR TAMBORES LLENOS UTILIZANDO RIELES CON RODILLOS.................................................................................................... 63 3.3.1 TRANSPORTADOR DE RODILLOS POR GRAVEDAD ....................... 65 3.3.1.1 Características del transportador de rodillos a utilizar..................... 66 3.3.1.2 Cálculos de la cantidad de riel requerida ........................................ 66 CAPITULO 4 ............................................................................................................. 69 SOFTWARE DE SOPORTE Y DESARROLLO DE LA HMI ...................................... 69 4.1 INTERFAZ TABLERO DE CONTROL – PLC ............................................. 71 4.1.1 4.2 INTERFAZ PLC – VÁLVULAS .................................................................... 72 4.2.1 4.3 MODO DE OPERACIÓN DE LAS VÁLVULAS ...................................... 73 INTERFAZ PLC – BOMBAS ....................................................................... 76 4.3.1 4.4 MODO DE OPERACIÓN DE PULSADORES Y VISORES ................... 72 MODO DE OPERACIÓN DE BOMBAS................................................. 76 INTERFAZ PLC - COMPUTADOR.............................................................. 77 4.4.1 WAGO BOOTP SERVER ...................................................................... 78 4.4.2 CODESYS V2.3..................................................................................... 81 4.4.2.1 Configuración del PLC para comunicación ..................................... 83 4.4.2.2 Configuración de módulos de entradas y salidas del PLC .............. 84 4.4.3 DISEÑO DE LA LÓGICA DEL PROGRAMA ......................................... 85 4.4.4 DESCRIPCIÓN DEL LABVIEW ............................................................. 89 4.4.4.1 Creación de un Proyecto................................................................. 90 4.4.4.2 Establecer comunicaciones con el PLC .......................................... 90 4.4.4.3 Creación de Tags o Variables ......................................................... 92 4.4.4.4 Creación de un VI .......................................................................... 94 4.4.4.5 Desarrollo de interfaz gráfica (Panel Frontal).................................. 94 4.4.4.5.1 Pantalla de bienvenida ................................................................ 96 4.4.4.5.2 Pantalla HMI - Envasado de Thinner........................................... 96 4.4.4.5.3 Pantalla de registros.................................................................. 101 CAPÍTULO 5 ........................................................................................................... 103 PRUEBAS Y RESULTADOS................................................................................... 103 V 5.1 PRUEBA DE TRASVASE POR GRAVEDAD DE UN TAMBOR A OTRO …………………………………………………………………………………….104 5.2 PRUEBAS DE TABLEROS....................................................................... 105 5.3 PRUEBAS DE CALIBRACIÓN DEL VOLUMEN A MEDIR ....................... 107 5.3.1 VERIFICACIÓN DE LA CANTIDAD DE LÍQUIDO TRASVASADO DE LOS TANQUES A LOS TAMBORES. .............................................................. 107 5.4 DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE TRASVASE POR GRAVEDAD DE LOS TANQUES A LOS TAMBORES UTILIZANDO THINNER............................ 109 5.5 PRUEBAS DE SOFTWARE...................................................................... 111 5.5.1 COMUNICACIÓN PLC-COMPUTADOR ............................................. 111 5.5.2 PRUEBA DEL SOFTWARE DEL PLC................................................. 111 5.5.3 PRUEBAS DEL HMI ............................................................................ 112 5.6 PRUEBAS DE LLENADO DE THINNER EN LOS TAMBORES ............... 113 5.6.1 5.7 CALCULO DE LA DENSIDAD DE THINNER ...................................... 113 PRUEBAS DE LOS DISEÑOS PARA REDUCIR LOS RIESGOS ERGONÓMICOS EN EL PROCESO................................................................... 117 5.7.1 EVALUACIÓN ERGONÓMICA DEL PUESTO DE TRABAJO DEL ENVASADO DE THINNER .............................................................................. 118 5.8 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DE PROCESO CONTINUO............. 119 5.8.1 FUNCIONAMIENTO CONTINUO SIMULADO .................................... 119 5.8.2 FUNCIONAMIENTO CONTINUO REAL.............................................. 120 CAPITULO 6 ........................................................................................................... 122 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 122 6.1 CONCLUSIONES ..................................................................................... 123 6.2 RECOMENDACIONES ............................................................................. 125 REFERENCIAs BIBLIOGRÁFICAS......................................................................... 127 ANEXOS ................................................................................................................. 128 VI RESUMEN En Pinturas Cóndor existen varios procesos industriales, uno de los cuales es el envasado de thinner en tambores de 50 galones. Para este proceso se utiliza una válvula de bola y una bomba, los cuales son controlados manualmente por el operador. Para medir la cantidad de thinner se tiene una balanza, cuyo valor se observa en una pantalla. Este valor indica cuando el operador debe cerrar la válvula y apagar la bomba. Además, después de que los tambores son llenados, éstos son transportados manualmente para almacenarlos. Esta actividad constituye un gran riesgo en la salud de los operadores. Para automatizar el sistema de llenado se construyó cinco tanques, para ser llenados uno después de otro, en forma secuencial y luego su contenido ser trasvasado a los tambores, obteniéndose un proceso continuo pero siempre controlado por el operador. Se previó que las válvulas y bombas utilizadas sean controladas por un PLC. Para reducir los riesgos ergonómicos al trasladar los tambores llenos se diseñó un conjunto de rieles y rodillos a gravedad, por donde se deslizarían los tambores una vez que fueron llenados. Con este nuevo sistema se logró reducir el tiempo de llenado y almacenado de 6 a 3 horas. VII PRESENTACIÓN Este proyecto se lo ha estructurado de la siguiente manera: En el capítulo 1 se describe el funcionamiento del sistema anterior utilizado para llenar thinner en los tambores; así como los inconvenientes que se tiene en este proceso y las posibles soluciones. En el capítulo 2 se describe el diseño del sistema implementado para el llenado de thinner y su respectivo funcionamiento. En el capítulo 3 se describe el diseño del sistema para trasladar los tambores llenos con el cual se reduce notoriamente el esfuerzo físico por parte de las personas que laboran en este proceso. En el capítulo 4 se describe el software utilizado y el diseño de la interfaz hombre – máquina o HMI realizado para supervisar el proceso. En el capítulo 5 se describe las pruebas realizadas para verificar el correcto funcionamiento del sistema implementado, así como también los resultados obtenidos. En el capítulo 6 se describen las conclusiones obtenidas luego de finalizar el proyecto; así como las recomendaciones para mejorar el proceso. CAPITULO 1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ENVASADO DE THINNER 2 CAPITULO 1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ENVASADO DE THINNER 1.1 INTRODUCCIÓN En la planta de Pinturas Cóndor, además de elaborar pinturas, también se fabrica thinner de diferentes tipos, los cuales tienen usos múltiples y son comercializados tanto dentro como fuera de nuestro país. El thinner, dependiendo del tipo y la cantidad, es elaborado en tres tanques de almacenamiento denominados como: MEGALOTE, I-27 y MQ-55. El MEGALOTE es utilizado cuando el volumen a producir es grande. Los tipos de thinner que se elabora en mayor cantidad son: 103-SM, 123-SM y 100-SM. Una vez que el thinner es elaborado, se envasa en tambores de 55 galones de capacidad y posteriormente se los coloca sobre paletas de madera, que luego son almacenados o trasladados directamente a los camiones mediante montacargas. Mejorar el proceso de envasado y paletización es el objetivo de este proyecto, proceso que se lo realiza en forma manual, lo cual hace que este sea lento y, sobretodo se requiere de un gran esfuerzo físico por parte de operador para colocar los tambores sobre las paletas y almacenarlas. Todos los procesos necesarios desde que el producto es elaborado en los respectivos tanques de almacenamientos hasta que es transportado serán descritos en este capítulo. 3 1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO ! Optimizar el tiempo de llenado de thinner en tambores de 50 galones mediante un sistema de envasado adecuado. ! Reducir los riesgos físicos que afectan a los operadores encargados del proceso de envasado de thinner, con el fin de minimizar o evitar problemas de salud en los mismos debido al gran esfuerzo que realizan al transportar tambores llenos. 1.3 THINNER Es un líquido homogéneo volátil, transparente, formado por una mezcla balanceada de disolventes, diluyentes y cosolventes; de tal manera que sea capaz de hacer que los productos alcancen la viscosidad recomendada por el fabricante y que permita aplicarlos sin afectar la funcionalidad de los mismos. Un cosolvente es un líquido orgánico, que en combinación con un disolvente activo, ayuda a disolver resinas. Un diluyente es un líquido volátil, solo o acompañado, que mientras no disuelvan los constituyentes no volátiles de la pintura o barniz, puede ser usado en combinación con el solvente sin causar algún efecto perjudicial. Un disolvente es un fluido orgánico volátil capaz de disolver otra sustancia para formar una mezcla uniforme. 1.3.1 TIPOS DE THINNER ELABORADOS En la planta de pinturas Cóndor se elabora algunos tipos de thinner, continuación: citados a 4 ! Thinner laca 100 SM ! Thinner acrylac 105 SM ! Thinner epóxico 111 ! Thinner acrílico 3602 ! Thinner carboline TH-33 ! Thinner poliuretano condorthane 117 ! Desengrasante 122 ! Thinner laca 103 SM 1.4 DESCRIPCIÓN DEL AREA ALMACENAMIENTO DE THINNER DE ENVASADO Y El lugar donde se realiza el llenado y almacenamiento de thinner está ubicado a 50 m aproximadamente de los tanques donde es elaborado. En esta zona, un espacio pequeño es utilizado para el llenado y todo el resto del área se la utiliza para almacenar los tambores una vez que están llenos. Como se puede observar en la Figura 1.1, en esta zona, junto a la pared, se tiene colocados unas bandas con rodillos por los cuales circulan los tambores vacíos hasta el lugar de llenado. Figura 1.1 Área de llenado actual 5 1.4.1 DESCRIPCIÓN DEL AMBIENTE Debido a la presencia de vapores que se tiene durante la descarga del thinner a los tambores, a este sitio se lo ha clasificado bajo las normas del Código Eléctrico Nacional (NEC) como un lugar de Clase I División I, razón por la cual todos los equipos o instrumentos eléctricos deben ser a prueba de explosión o intrínsecamente seguros. Un aparato a prueba de explosión es un equipo encerrado en una carcasa, capaz de soportar una explosión que pueda ocurrir en su interior, e impedir la ignición del gas o vapor inflamable que le rodea por causa de la llama o calor producidos. Un aparato intrínsecamente seguro es aquel en el cual cualquier chispa o efecto térmico no es capaz de provocar la ignición de una mezcla de material inflamable o combustible, en el aire, en determinadas condiciones. 1.4.1.1 Formación de una explosión. Una explosión se produce cuando existe una mezcla de sustancias inflamables con oxígeno y una fuente de ignición, la cual desencadena una reacción química. Si la velocidad de la reacción excede la velocidad del sonido, entonces se tiene una explosión. Los efectos destructivos de una explosión son el resultado de la expansión repentina de la mezcla inflamable en forma de onda de choque. Figura 1.2 Componentes de una explosión 6 1.4.2 DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES DONDE SE FABRICA EL THINNER El tanque de mayor capacidad donde se elabora thinner es conocido como MEGALOTE, el cual es cilíndrico, está ubicado horizontalmente y tiene una capacidad de 15.000 galones aproximadamente. Este tanque cuenta con un sensor de nivel, el cual sirve para controlar que no haya desbordamiento de thinner. Figura 1.3 Tanque MEGALOTE Cerca de este tanque se tiene una bomba centrífuga de 5 HP la cual es utilizada tanto para recircular el producto, así como para succionar el producto desde este tanque hasta la zona de llenado de los tambores, a través de tubería. Para realizar cualquiera de estos dos procesos, el operario dispone de 2 válvulas manuales. Otro de los tanques es el I-27, el cual tiene menor capacidad que el anterior, es de 5000 galones y se lo utiliza para elaborar algunos solventes y tipos de thinner especiales. También en este tanque se tiene un sensor de nivel, con la misma finalidad que en el caso anterior. 7 El tanque MQ-55 está ubicado a 20 m del área de llenado de thinner y tiene una capacidad aproximada de 200 galones. Este tanque se lo utiliza para elaborar thinner en poca cantidad. 1.4.2.1 Bomba centrífuga La bomba centrífuga, al igual que cualquier otra bomba, sirve para producir una ganancia en carga estática en un fluido, procedente de una energía mecánica que se transmite en su eje por medio de un motor. Figura 1.4 Bomba centrífuga utilizada para succionar thinner desde el MEGALOTE En este tipo de bombas la energía es comunicada al fluido por un elemento rotativo llamado impulsor o rodete, que le imprime al líquido el mismo movimiento de rotación, transformándose luego, parte en energía y parte en presión. El caudal a una determinada velocidad de rotación depende de la resistencia al movimiento en la línea de descarga. El impulsor consiste en un cierto número de aspas o álabes curveados con una forma tal que permite un flujo continuo del fluido a través de ella. El diseño de los impulsores se hace en función del fluido a bombear, pudiendo ser abiertos, semicerrados y cerrados. 8 La carcasa de una bomba centrífuga, que también puede ser de diferentes diseños, tiene la función de hacer la conversión de energía cinética o de velocidad que se imparte al fluido por el impulsor, en energía de presión o potencial. Existen dos tipos básicos de carcasas: de tipo espiral y de tipo difusor. Algunas de las características de estas bombas son las siguientes: ! Descarga de flujo continuo, sin pulsaciones. ! Puede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos, etc. ! Altura de succión máxima del orden de 4,5 metros de columna de agua. ! Rangos de presión de descarga hasta de 150 kg/cm2. ! Rangos de volúmenes a manejar hasta de 20,000 m3/h. 1.4.3 PROCESOS RELACIONADOS CON EL ENVASADO DE THINNER Después de que todos los solventes necesarios son bombeados al MEGALOTE para la fabricación del thinner, se realizan algunos pasos desde el momento en que empieza la elaboración hasta cuando los tambores son despachados de la bodega, entre los cuales está el envasado propiamente dicho. Estos pasos se puede observar en la Figura 1.5. 9 RECIRCULACION CONTROL DE CALIDAD ETIQUETADO ENVASADO COLOCACION DE TAPAS ESTIBADO Y ALMACENAMIENTO TRANSPORTE Figura 1.5 Pasos relacionados con el envasado de thinner. 1.4.3.1 Recirculación La recirculación es un proceso previo al envasado, que se realiza en los tanques de almacenamiento, con el fin de homogenizar todos los solventes bombeados para la elaboración del thinner. Este proceso se lo realiza por alrededor de 3 horas, dependiendo del tipo. Para recircular el thinner, el operario manualmente cierra la válvula V1, abre la válvula V2 y prende la bomba B1 10 Figura 1.6 Recirculación de thinner 1.4.3.2 Control de calidad del producto Una vez homogenizado el producto y antes de su envasado es necesario someterlo a la prueba de dilución y de evaporación para determinar la calidad del producto. 1.4.3.2.1 Prueba de dilución El operador coloca en una probeta 60 ml de thinner y 10 ml de laca, se tapa y se agita hasta que se diluya completamente la laca. Si luego de agitar no se diluye la laca o quedaron grumos o residuos de esta, el thinner no puede ser envasado, y se debe agregar el solvente necesario para corregir este problema. 11 Figura 1.7 a) Antes de la dilución. b) Después de la dilución 1.4.3.2.2 Prueba de evaporación Para realizar esta prueba se coloca una gota de thinner sobre un papel especial, y se toma el tiempo que se demora en evaporarse completamente, este tiempo debe estar entre 60 y 80 segundos, caso contrario se debe recircular nuevamente por un determinado lapso de tiempo. Esta prueba se realiza en el departamento técnico de la planta, en donde también se mide la densidad, valor que el operario utiliza para calcular la masa con la que debe llenar cada tambor. 1.4.3.3 Etiquetado Este procedimiento consiste en colocar las etiquetas que identifican el tipo de thinner con el que va a ser llenado el tambor. Se colocan dos etiquetas: una hace referencia al uso del producto y a las precauciones con las que se debe manipular el mismo; esta etiqueta es colocada a un lado del tambor. La otra etiqueta generalmente se la coloca en la parte superior y en esta se indica el tipo, el volumen, la fecha de elaboración y número de lote al que pertenece. 12 Figura 1. 8 Etiquetado Figura 1. 9 Etiqueta 1.4.3.4 Envasado Los tambores vacíos llegan hasta la zona de envasado, a través de los rodillos y de la banda transportadora existente, hasta una balanza sobre la cual se coloca cada tambor. Una vez colocado el tambor vacío, se encera la balanza, se coloca el tubo de descarga en el orificio del tambor, se abre manualmente la válvula de descarga y se prende la bomba. El thinner llega hacia la zona de envasado a través de tubería y, dependiendo del tanque donde fue elaborado, se abre una de las tres válvulas correspondientes al 13 MEGALOTE, I-27 o MQ-55. Así mismo se tiene tres bombas que corresponden a los tanques antes mencionados. La válvula permanece abierta y la bomba activada hasta que en el indicador digital de la balanza se observe la masa correspondiente a los 50 galones, cuyo valor aproximado es 149 kg; luego de lo cual, el operario apaga la bomba y cierra la válvula. Cabe señalar que la masa para los diferentes tipos de thinner no es la misma, ya que la densidad de cada uno es diferente. Cada bomba y la banda transportadora son activadas por medio de un switch de dos posiciones intrínsecamente seguro, ubicados cerca del indicador de masa. El error permitido en este proceso es de +/- 1%, lo que indica que el tambor debe tener una masa de +/- 1,49 kg de diferencia respecto al valor de referencia. Para un tambor cuyo valor de referencia es 149 kg, es aceptable si el tambor tiene una masa de 147,51 kg o 150,49 kg. En caso de que el tambor tenga una masa menor al valor aceptable, el operario tiene que completarlo activando nuevamente la bomba por un corto instante, ó cuando es poca la diferencia sólo se completa con el líquido que queda en la tubería. Por el contrario, si el tambor tiene una masa mayor al valor aceptable, el operario tiene que sacar el excedente de producto del tambor a otro recipiente utilizando una manguera. En caso de no corregirse estos valores, al comercializar estos tambores se tendría pérdida para el cliente en el primer caso y pérdida para la empresa en el segundo. Debido a que el envasado es prácticamente manual, el error permisible depende directamente de operador. Además, su experiencia y habilidad determinará el tiempo para envasar la cantidad adecuada a cada tambor, ya que, al no tener el peso 14 requerido, tiene que completar o sacar thinner del tambor y esto significa pérdida de tiempo. El esquema del proceso de envasado se puede observar en la Figura 1.10. MEGALOTE V2 V1 MQ-55 I-27 RECIRCULACION MEGALOTE V3 DESCARGA A TAMBORES V4 V5 CELDA DE CARGA I-27 V6 V-7 MQ-55 Figura 1.10 Proceso de envasado de thinner 1.4.3.4.1 Celda de carga Para medir la masa de los tambores se tiene una plataforma con una celda de carga conocida como TOLEDO SCALE. La celda de carga posee cuatro galgas extensométricas, dispuestas en una configuración tipo puente. La galga extensométrica está formada por hilos y se comporta como una resistencia eléctrica, cuyo valor depende de la deformación que sufre la galga, cuando ésta es sometida a una presión. La resistencia eléctrica del hilo es directamente proporcional 15 a su longitud, es decir, su resistencia aumenta cuando éste se alarga, y disminuye cuando el hilo se acorta. De este modo, las deformaciones que se producen en el objeto, en el cual está adherida la galga, provocan una variación de la longitud y, por consiguiente, una variación de la resistencia. 1.4.3.4.2 Indicador M 8141 Es un indicador electrónico digital utilizado para aplicaciones de peso en ambientes riesgosos clasificados como clase I, división I. Este indicador dispone de un teclado con el cual se realiza la calibración del equipo, así como la programación del mismo. Figura 1. 11 Teclado del indicador M8141 Tiene un LCD de 6 dígitos, cuya dimensiones son: 1” de alto por ½” de ancho, en donde se puede visualizar el valor de masa, en libras (lb) o kilogramos (kg), la fecha, hora y otros valores correspondientes a la configuración del equipo, dependiendo de lo que se requiera observar. Este indicador puede comunicarse con un equipo externo, mediante fibra óptica, de modo que puede enviar o recibir datos. Antiguamente, esta información hacía posible que el envasado de thinner en los tambores sea automático, pero debido a 16 que el conector de fibra óptica está dañado y ya no existen repuestos, hoy sólo se lo utiliza para visualizar la masa. Figura 1. 12 Sistema de pesaje 1.4.3.5 Colocación de tapas Cuando se verifica que el tambor tenga la masa aceptable se lo retira de la balanza y se procede a tapar y sellar los dos orificios que tienen los tambores. 1.4.3.6 Estibado y almacenamiento Luego de haber sellado correctamente el tambor, otro operario lo traslada haciéndole rodar manualmente hasta la primera zona de almacenamiento en donde los ubica sobre paletas de madera. Se coloca 4 tambores en cada paleta y todo en forma manual, lo cual implica un gran esfuerzo físico por parte del operario. 17 Figura 1.13 Traslado de tambores llenos Figura 1.14 Maniobra para subir el tambor a la paleta Generalmente, un lote de producción consiste en envasar 158 tambores y es realizado por dos operadores en 8 horas, incluyendo el tiempo para la recirculación. 1.4.3.6.1 Paletas Las paletas utilizadas en ésta área son estructuras de madera que tienen 1,14 m de largo y 1,14 m de ancho en su mayoría; aunque existen otras cuyas dimensiones son: 1,2 x 1,14 m y otras de 1,2 x 1,2 m. La altura también es variable siendo su valor 18 máximo 0,15 m. Sobre éstas paletas se coloca los tambores, lo cual facilita el traslado de los mismos a través de los montacargas. Figura 1.15 Paleta de madera De esta primera zona de almacenamiento, utilizando un montacargas, las paletas son llevadas a una segunda zona para almacenar en dos o tres niveles, o también son llevadas directamente a los camiones. 1.4.3.7 Transporte Los tambores son transportados a los camiones o tráileres mediante montacargas. Cuando los camiones son cerrados, solo se coloca tambor, sobre tambor, mientras que en los tráileres los tambores se los coloca sobre las paletas. 1.4.4 CONEXIÓN A TIERRA Debido a la electricidad estática que se produce al fluir el thinner por la tubería, así como al caer el mismo en el interior de los tambores al momento del llenado; el operador, antes de prender la bomba para envasar cada tambor tiene que conectarlo a tierra, lo cual lo hace con una pinza metálica. Todas las tuberías, así como los rodillos por los cuales circulan los tambores vacíos están conectadas a una malla de tierra. 19 1.4.4.1 Electricidad estática en el trasvase de líquidos inflamables La generación de cargas electrostáticas es un fenómeno natural, asociado a la propia estructura atómica de la materia, que se produce como resultado del movimiento relativo entre dos superficies en contacto, generalmente de sustancias diferentes, tanto líquidas como sólidas, una de las cuales, o las dos, no es buena conductora de la electricidad. Dos son los procesos fundamentales de formación de las cargas: el contacto-separación de sustancias y la fricción. La magnitud de la carga depende principalmente de la velocidad de separación y/o fricción de los materiales y de su resistividad eléctrica. Otros parámetros, tales como el estado de oxidación de la superficie de frotamiento, la presencia de agua no miscible y partículas como óxido de hierro, la naturaleza de los metales de recipientes y tuberías, la influencia de la temperatura, etc. tienen también su importancia sobre la generación de cargas y su polaridad. Cuando cuerpos conductores están separados por un aislante o incluso por el aire constituyen un condensador al quedar cargados uno con una carga positiva y otro con otra carga igual pero negativa. Al establecer una vía conductora se libera tal energía almacenada descargándose y produciendo posiblemente una chispa. Es esta recombinación brusca mediante chispa de las cargas separadas que constituye el riesgo. Para que se produzcan incendios o explosiones deberán cumplirse conjuntamente las tres siguientes condiciones: ! La existencia de una mezcla combustible o comburente susceptible de explosión o incendio por encontrarse dentro de su rango de inflamabilidad. 20 ! La acumulación de una carga electrostática lo suficientemente alta para crear una diferencia de potencial generadora de chispa. ! La producción de la descarga electrostática (chispa) iniciadora, de energía suficiente para inflamar una mezcla peligrosa. 1.4.4.2 Formación y acumulación de la electricidad estática Básicamente, las cargas se generan: ! Al fluir el líquido por una canalización y a través de filtros, válvulas o bombas. ! Al salir el líquido proyectado a través de la boca de impulsión. ! Al caer el líquido en el interior de recipientes para su llenado, con el consiguiente movimiento sobre las paredes, generando turbulencias y salpicaduras. ! Al removerse el líquido en el recipiente contenedor ya sea en operaciones de transporte o de agitación y mezcla. Figura 1.16 Formación de la electricidad estática: a) Flujo en tuberías, b) Pulverización o aspersión, c) Llenado de recipientes a chorro libre, d) Agitación 21 En esta generación de cargas son factores determinantes la resistividad del fluido y la velocidad de trasvase, aunque también son aspectos importantes la forma y el sistema de llenado de los recipientes. En este proceso de envasado se tiene formación de carga estática por el flujo de thinner a través de la tubería y también por el método de llenado en los tambores. Además de la fricción producida por los tambores vacíos al ser transportados sobre las rieles. 1.5 ERGONOMÍA EN EL PROCESO La ergonomía es el estudio del comportamiento del hombre en su ambiente de trabajo y tiene por objeto adaptar el entorno de vida y trabajo al hombre para su mayor y mejor bienestar y calidad de vida. 1.5.1 RIESGO ERGONÓMICO Son aquéllos riesgos relacionados con el esfuerzo físico y postural. También llamados carga física y pueden ser: ! Manejo manual de cargas ! Movimientos repetitivos ! Posturas en el trabajo ! Las demandas físicas del trabajo La carga física puede ser descompuesta en carga estática y carga dinámica. La carga estática está relacionada con las posturas de trabajo y la actividad isométrica de los músculos, por lo tanto tiene que ver con los riesgos de lesión muscular por sobreesfuerzos. 22 La carga dinámica se refiere a la actividad física y está estrechamente relacionada con el gasto energético. En el proceso actual de envasado de thinner, el índice de riesgo por sobreesfuerzo o carga estática es 5 y el índice de carga dinámica es 10. Estos valores han sido calculados por el método de LEST, con el software e–LEST. 1.6 PROPUESTAS DE SOLUCIÓN 1.6.1 PROPUESTAS PARA MEJORAR LAS CONDICIONES DE TRABAJO Las siguientes son propuestas planteadas para disminuir el esfuerzo físico que el operario realiza al trasportar los tambores llenos; con las cuales se trata de utilizar en lo posible, materiales existentes en la planta. 1.6.1.1 Primera alternativa Utilizar rieles y rodillos existentes en la planta, en una longitud de 10 m y colocadas con cierta inclinación. Los rodillos miden 70 cm de ancho y las paletas tienen un ancho mínimo de 1,14 m; por lo que será necesario usar dos bandas para cada paleta. En vista de que no existe suficiente espacio ni rieles, éstas serán compartidas por dos paletas y sólo se colocarán 6 bandas, como se observa en la Figura 1.17. Los rieles al estar inclinados, permitirán que una vez llenos los 4 tambores de cada paleta, al ser empujada resbale sobre los rodillos hasta el extremo final, quedando ya almacenados. 23 Los rieles ocuparán la primera zona de almacenamiento, en un área necesaria para almacenar 40 paletas o 160 tambores que corresponde a un lote de producción diaria. Se utilizará seguros mecánicos para sostener las paletas durante el momento del llenado y también al final de las bandas para detenerlas. Una vez que se ha terminado de envasar el lote, las paletas serán trasladadas mediante los montacargas. Rieles Paletas Figura 1.17 Ubicación de rieles para transporte de paletas 1.6.1.2 Segunda alternativa Dejar de utilizar las paletas y envasar directamente sobre los tambores colocados en las bandas, las mismas que estarán inclinadas, de tal manera que circulen los tambores llenos, luego de ser tapados y sellados. Se colocarán 2 bandas por cada punto de llenado, es decir, se tendrá diez bandas de 12 m aproximadamente para que se pueda almacenar los 160 tambores. 24 Figura 1.18 Ubicación de rieles para transporte de tambores Los 10 rieles terminarán en dos salidas para el transporte hacia los camiones, al final de estas dos rieles se tendrá un elevador hidráulico, para subir los tambores sobre los camiones. 1.6.1.3 Tercera alternativa Utilizar una carretilla hidráulica manual o eléctrica para mover las paletas con los tambores llenos. a. b. Figura 1.19 Carretilla hidráulica: a) Manual, b) Eléctrica. 25 1.6.2 PROPUESTA PARA EL ENVASADO Para mejorar el tiempo de envasado se tiene dos posibilidades: 1.6.2.1 Incremento del caudal Al incrementar el caudal, incrementa la producción, ya que, cada tambor se llenaría en menor tiempo. Para conseguir este objetivo se plantearon las siguientes alternativas: ! Aumentar la capacidad de la bomba, así como el diámetro de la tubería. Tomando en cuenta el recorrido, el material y diámetro de tubería, se determinó que la tubería no soportaría la presión del líquido. ! Utilizar otra bomba de características similares a la existente con su respectiva tubería, teniendo así dos surtidores de iguales características de caudal, reduciendo el tiempo de envasado de cada tambor a la mitad. 1.6.2.2 Optimización del tiempo de llenado mediante reducción o eliminación de tiempos muertos. Los tiempos muertos se reducen o se eliminan al tener un envasado continuo, y esto se consigue al tener varios surtidores, ya que, mientras un tambor se está envasando, el operador puede encargarse de tapar y sellar un tambor ya envasado; reduciendo así el tiempo promedio del proceso de envasado. Los siguientes son métodos que podrían medir el volumen de thinner a envasarse, utilizando varios surtidores. 26 1.6.2.2.1 Método utilizando un flujómetro Consiste en tener un flujómetro y a continuación de éste, ramificaciones con su respectiva válvula de control. Dependiendo de la activación de cada válvula, se envasaría a su respectivo tambor. Las válvulas serán controladas desde un PLC, el mismo que las activará dependiendo de la señal emitida por el flujómetro, el cual se ajustará para que en cada tambor se envase 50gl de thinner. El costo de esta alternativa es aproximadamente 27000 dólares. Figura 1.20 Envasado con flujómetro. 1.6.2.2.2 Método utilizando sensores de nivel Medir nivel directamente en los tambores no es posible, debido a que no se puede ubicar físicamente al sensor de nivel, ya que el tambor solo tiene dos orificios en la parte superior, el uno de 2” y el otro ½”; además de que los tambores son diferentes en su diámetro. 27 Por tal motivo se propuso construir tanques fijos, para primero llenar a éstos y luego trasvasar su contenido a cualquier tambor, utilizando para cada tanque un sensor de nivel. Figura 1.21 Envasado con sensores de nivel. Cada tanque tendrá una tubería de carga y descarga y una válvula de control correspondiente a cada tubería. De igual forma, éstas serán controladas por un PLC dependiendo de las señales de los sensores de nivel. El costo para ésta alternativa tiene un valor de 29000 dólares. 1.6.2.2.3 Método utilizando sistema mecánico El volumen máximo al cual se puede llenar un recipiente con un líquido está restringido por la altura del mismo; es decir, que un recipiente no se puede llenar más de lo que permite su altura. Si éste recipiente tiene un orificio en su pared, el volumen al cual se va a llenar, está determinado por la altura en el que está ubicado dicho orificio. Basados en este principio se construirá un tanque, de tal manera que mecánicamente se pueda controlar la altura del orificio y por ende el volumen del líquido a ser envasado. 28 Figura 1.22 Envasado regulando altura de llenado mecánicamente. De igual forma, se tendrá algunos surtidores, y como en el caso anterior, se colocarán válvulas para la carga y descarga de éstos tanques. Estas válvulas serán controladas desde el PLC. Puesto que no se tiene un sensor, se prevé accionarlas por tiempos, tomando en cuenta el caudal y la capacidad de la bomba. El costo para ésta alternativa es aproximadamente de 24000 dólares. 1.7 ANÁLISIS DE PROPUESTAS Con respecto a las propuestas para mejorar la ergonomía, el uso de bandas compartidas fue descartado debido a que implicaba el uso de paletas de un modelo exclusivo, que a más de ser más pesadas, presentaba dificultad para almacenar en dos o tres niveles. Además de los inconvenientes que tendría el montacargas para retirar las paletas ubicadas sobre los rieles. Como se señaló anteriormente, esta es una zona peligrosa, en donde se debe utilizar equipos a prueba de explosión o intrínsecamente seguros, los cuales son más costosos que equipos para zonas no explosivas, razón por la cual se descartó el uso de sensores de nivel o flujómetro. 29 Debido al presupuesto limitado se decidió implementar la medición de nivel del tanque con el sistema mecánico, y para hacer del proceso un sistema continuo y disminuir considerablemente el esfuerzo físico del operador, la mejor alternativa es utilizar el sistema de rieles individuales y el elevador, el mismo que se describirá como diseño, mas no se implementará al momento, debido al alto costo de los rieles y el elevador. En el siguiente capítulo se describirá detalladamente el sistema implementado para el envasado, y en el tercer capítulo se presenta el diseño para mejorar la ergonomía. CAPÍTULO 2 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL PARA EL PROCESO 31 CAPITULO 2 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL PARA EL PROCESO 2 2.1 DESCRIPCIÓN GENERAL El sistema consiste en tener 5 tanques ubicados a 3 m del suelo en los cuales se realizará la medición de la cantidad de thinner, y bajo estos se tiene los tambores a envasar. El thinner se succiona mediante una bomba B1 del tanque MEGALOTE, denominada bomba de carga, hacia cada uno de los tanques, para luego ser trasvasado hacia los tambores. Figura 2.1 Envasado de Thinner. Los tanques se llenan uno a uno continuamente desde el tanque 1 al 5. Una vez que el primero tenga el volumen requerido comienza a llenarse el siguiente tanque y a su vez el contenido del primer tanque se descarga al tambor ubicado bajo éste. De la misma forma, cuando se termine de llenar el tanque 2, se comienza a llenar el tanque 3, y al mismo tiempo el tanque 2 comienza a descargarse en el tambor bajo este. Para cuando el tanque 5 esté lleno, el tanque 1 ya se habrá vaciado completamente; entonces se repite el ciclo, llenando nuevamente el tanque 1. 32 Los tanques están calibrados para envasar volumetricamente 50 galones cada uno. El diseño del tanque hace que cada vez que se llene exista una cantidad de líquido que excede el nivel correspondiente a 50 galones. Este thinner excedente es dirigido a través de una tubería hasta un tanque denominado tanque de Excedentes, para luego ser bombeado con una bomba B2 hacia el tanque MEGALOTE. En el Anexo A1 se puede observar el plano general del área de envasado. 2.2 TANQUE PARA LA MEDICIÓN DEL VOLUMEN La medición de la cantidad de líquido a ser envasado se la hace volumetricamente por medio de un tanque construido de tal forma que se pueda mecánicamente regular la altura a la que se llenará. 2.2.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE CUBICACIÓN El volumen de un tanque o recipiente uniforme en toda su estructura es igual al área de la base por su altura; es decir, si el área es constante el volumen es directamente proporcional a la altura, entonces, si se aumenta la altura se aumenta el volumen, y viceversa. Figura 2.2 Volumen en tanque con desagüe Para aplicar este principio, el tanque consta con un sistema mecánico que permite regular la altura a la cual va ser llenado. 33 Figura 2.3 Tanque con sistema mecánico para regular volumen mediante altura Este sistema mecánico consta de un volante acoplado a una tubería que tiene dos ventanas u orificios por donde saldrán los excedentes de thinner y está roscada a otra tubería fija. Si se gira el volante en sentido horario, la tubería se roscará disminuyendo la altura a la que la ventana se encuentra respecto a la base del tanque. De la misma forma, si se gira el volante en sentido anti horario, la tubería se desenroscará haciendo que ésta altura aumente. 2.2.2 VARIACIÓN DEL VOLUMEN DEL THINNER RESPECTO A LA TEMPERATURA. En los líquidos el volumen varía con la temperatura y lo mismo ocurre con su densidad. Cuando aumenta la temperatura, aumenta el volumen y, si no varía la masa, disminuye el valor de la densidad. La densidad, también llamada densidad absoluta y masa específica, se define como la masa por unidad de volumen, que es igual al cociente entre la masa de un cuerpo (kg) y su volumen (m3). 34 #" m V La densidad es una propiedad que indica el grado de compactación de la materia. Por ello en las tablas de densidades debe especificarse la temperatura a la que se determinó cada valor de densidad del líquido. Y si se la mide también hay que tener en cuenta la temperatura del líquido en el momento de la medición. 2.3 CONSTRUCCIÓN DEL TANQUE El tanque está construido herméticamente con una capacidad del 50% más del volumen envasado en cada tambor; es decir, puede contener alrededor de 76 galones, esto es para evitar posibles regueros y, sobretodo, para que el tanque no se presurice. 2.3.1 DIMENSIONES Las dimensiones del tanque para una capacidad de 76 galones son: Altura = 90 cm Radio tanque = 32 cm Diámetro tubería volante = 2” = 5,08 cm 35 Figura 2.4 Dimensiones Tanque Vtan que " V1 $ Vtubería V1 " Areabase * altura 2 V1 " ' * %32 cm & * 90 cm V1 " 289529,2 cm 3 1 l " 1000 cm 3 ( V1 " 289529,2 cm 3 * 1l " 289,5292 l 1000 cm 3 1 gal " 3,7854 l ( V1 " 289,5292 l * 1 gal " 76,5 gal 3,7854 l Vtubería " A basetubería * altura 2 Vtubería " ' * %2,54 cm& * 90 cm Vtuberia " 1824,15 cm 3 1 l " 1000 cm 3 ( Vtubería " 1824,15 cm 3 * 1l " 1,82415 l 1000 cm 3 1 gal " 3,7854 l ( Vtubería " 1,82415 l * 1 gal " 0,48 gal 3,7854 l Vtan que " 76,5 $ 0,48 " 76,02 gal 2.3.2 VOLANTE El volante esta soldado a una tubería de 2” de diámetro, la misma que se acopla a otra tubería del mismo diámetro fijada al tanque. 36 La tubería fija para acoplarse con la tubería del volante tiene una rosca de 10 cm de longitud. El orificio de excedentes está ubicado en la tubería del volante a una altura de 55 cm desde la base del tanque. Así, el volante una vez que este acoplado y totalmente desenroscado, puede subir hasta una altura de 64 cm, dejando 1 cm para evitar que se desacoplen las tuberías. a. b. Figura 2.5 a) Corte de tanque, b) Dimensiones de la tubería y ventana de excedentes. Para una altura de 55 cm se tiene: Vtan que " V1 $ Vtuberia V1 " base * altura 2 V1 " ' * %32 cm & * 50 cm V1 " 160849,5 cm 3 1 l " 1000 cm 3 ( V1 " 160849,5 cm 3 * 1 gal " 3,7854 l 1l " 160,8495 l 1000 cm 3 37 ( V1 " 160,8495 l * 1 gal " 42,5 gal 3,7854 l Vtubería " basetubería * altura 2 Vtubería " ' * %2,54 cm& * 50 cm Vtubería " 1013,41 cm 3 1 l " 1000 cm 3 ( Vtubería " 1013,41 cm 3 * 1l " 1,01341 l 1000 cm 3 1 gal " 3,7854 l ( Vtubería " 1,01341 l * 1 gal " 0,27 gal 3,7854 l Vtan que " 42,5 $ 0,27 " 42,23 gal Para una altura de 64 cm: Vtan que " V1 $ Vtubería V1 " base * altura 2 V1 " ' * %32 cm & * 64 cm V1 " 205887,4 cm 3 1 l " 1000 cm 3 ( V1 " 205887,4 cm 3 * 1l " 205,8874 l 1000 cm 3 1 gal " 3,7854 l ( V1 " 205,8874 l * 1 gal " 54,4 gal 3,7854 l Vtubería " basetubería * altura 2 Vtubería " ' * %2,54 cm& * 64 cm Vtubería " 1297,17 cm 3 38 1 l " 1000 cm 3 ( Vtubería " 1297,17 cm 3 * 1l " 1,29717 l 1000 cm 3 1 gal " 3,7854 l ( Vtubería " 1,29717 l * 1 gal " 0,35 gal 3,7854 l Vtan que " 54,4 $ 0,35 " 54,05 gal Lo que significa que se puede variar la cantidad a la que se va llenar el tanque desde un volumen de 43 hasta 54 galones aproximadamente. Para el envasado de thinner la cantidad a ser llenada será siempre de 50 galones americanos. 2.3.3 TUBERÍAS El tanque cuenta con 4 tuberías como se muestra en la Figura 2.6, y son las siguientes: Tubería escape de vapores Volante Ventana salida de excedentes Tubería carga de Thinner Tubería descarga de Thinner Tubería retorno de excedentes Figura 2.6 Tuberías de acople de Tanque 39 ! Tubería de carga de Thinner: Esta tubería de 1 ½” es por donde ingresa el thinner para llenar el tanque, la misma que se acopla a una válvula de asiento con actuador neumático. Se controla la carga de thinner desde el PLC. A continuación tiene una válvula de compuerta, para casos de emergencia o para mantenimiento. ! Tubería de descarga de Thinner: Esta tubería de 1 ½” es por donde se descarga el thinner a cada tambor, está acoplada a una válvula de asiento con actuador neumático, y se controlará la descarga de thinner desde el PLC. Además cuenta con una válvula de bola para casos de emergencia o para mantenimiento. ! Tubería de retorno de excedentes: Esta tubería es la continuación de la tubería fija que se acopla a la tubería del volante, y es por donde los excedentes de thinner retornan hacia un tanque llamado Tanque de Excedentes para luego ser regresados al MEGALOTE. Esta tubería es de 2 “. ! Tubería de escape de vapores: Es la tubería por donde fluyen los vapores que se generan al momento de llenar los tanques, y también retornan al Tanque de Excedentes. Esta tubería es de 1 ½” y es para que en caso de que la válvula de carga no se cierre, el tanque no se presurice y tenga un escape para evitar regueros. El diagrama completo del tanque se puede ver en el Anexo A2, y la ubicación de los mismos en el área de envasado se puede observar en la foto (a) del Anexo E. 2.4 SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE CONTROL 2.4.1 SELECCIÓN DE LAS VÁLVULAS Al seleccionar las válvulas para este proceso, uno de los aspectos más importantes que se tomó en cuenta fue que el tipo de empaque de la válvula sea resistente al thinner. Las válvulas utilizadas para permitir el paso de thinner para la carga y 40 descarga de los tanques son Válvulas de Asiento en Ángulo de operación neumática normalmente cerradas. Figura 2.7 Válvula de asiento en ángulo Característica del cuerpo de la Válvula: ! Material del cuerpo de la válvula: Acero inoxidable ! Válvula: De asiento de ángulo ! Rosca NPT de 1 ½” ! Presión Nominal de 235 PSI ! Temperatura de fluido de -22 °F a 338 °F ! Viscosidad de fluido máxima de 600 mm2/s ! Empaques: Teflón (especial para solventes) Características del accionamiento Neumático: ! Pistón de 3” ! Presión de accionamiento de 50 a 150 PSI ! Indicador de posición Las características de ésta válvula se puede encontrar con más detalle en el Anexo B2. 41 Figura 2.8 Partes de la válvula de asiento de ángulo Estas válvulas son controladas por un PLC mediante válvulas neumáticas de accionamiento eléctrico. 2.4.2 SELECCIÓN DE BOMBAS En el nuevo sistema de envasado se utilizó dos bombas: una para retornar los excedentes de thinner y la otra para el llenado de los tanques. Para succionar el thinner del MEGALOTE y llevarlo por tuberías a cada uno de los tanques se emplea la misma bomba utilizada en el sistema anterior, la cual fue mencionada en el capítulo 1. Para retornar el thinner desde el tanque de residuos hacia el MEGALOTE se usa una bomba también centrífuga y de 1 HP. Esta bomba también ya estuvo instalada en la planta y es la que se utiliza para llenar tambores desde el tanque MQ – 55. Para poder utilizarla en el nuevo sistema se colocó la tubería y válvulas necesarias. 42 2.4.3 SELECCIÓN DEL PLC El PLC se escogió tomando en cuenta los siguientes parámetros: El voltaje disponible en la planta es de 210/121 VAC. Número de entradas y salidas digitales requeridas Salidas digitales: 10 válvulas electro-neumáticas 2 bombas 5 visores neumáticos 1 motor Entradas digitales: 8 pulsantes neumáticos 1 pulsante neumático tipo hongo Es decir que se requería de mínimo 18 salidas y 9 entradas digitales. Además, se tomó en cuenta el presupuesto asignado para este proyecto que fue de 20.000 dólares. Por este motivo se usó un PLC marca WAGO, cuyos módulos principales se describen a continuación. Las características técnicas del PLC se pueden encontrar en el Anexo B1. 2.4.3.1 CPU con módulo Ethernet Controlador de bus de campo programable Ethernet 750-841 que tiene las siguientes características. ! Interfaz Fieldbus con conexión a bus. ! Elementos indicadores (LED’s) para indicar el estado de operación del módulo y señales de falla, estado de operación del voltaje, estados de funcionamiento de la comunicación. ! Puerto de interfaz para programación y configuración. ! Operación en modo switch 43 ! Electrónica para comunicación con los módulos I/O (internal bus) y la interfaz Fieldbus. Figura 2.9 PLC WAGO 750-841 2.4.3.2 Entradas digitales Son módulos de 4 entradas digitales como se puede observar en la F i g u r a 2.10, de serie 753-402 y tienen las siguientes características: ! Número de entradas digitales: 4 ! Filtro de entrada: 3 ms 0.2 ms ! Voltaje de entrada vía contactos jumper: DC 24V (-15% / +20%) ! Corriente de entrada (interna): 5 mA máx. ! Temperatura de operación: 0 ° C a +55 ° C 44 Figura 2.10 Módulo de entradas digitales. 2.4.3.3 Salidas digitales Son módulos de 4 salidas digitales de serie 753-504 y tienen las siguientes características: ! Número de salidas digitales: 4 ! Voltaje de salidas vía contactos jumper: DC 24 V (-15% / +20%) ! Corriente de salida (DC)/canal: 0.5 A protegido contra cortocircuitos ! Corriente de entrada (interna): 15 mA ! Temperatura de operación: 0 ° C a +55 ° C Figura 2.11 Módulo de Salidas digitales. 45 2.5 DISEÑO DE TABLEROS Los tableros contienen todos los dispositivos con los cuales se controlará el proceso. Para el área explosiva se utilizó un tablero que contiene únicamente elementos neumáticos llamado Tablero Neumático o Tablero de Control, eliminando así posibles fuentes de ignición que puedan ocasionar una explosión. Además, se construyeron dos tableros ubicados en una zona segura, uno para elementos neumáticos y eléctricos llamado Tablero Electroneumático y el otro únicamente dispositivos eléctricos denominado Tablero Eléctrico. Ubicación de los tableros se puede observar en las fotos del Anexo E. 2.5.1 TABLERO ELÉCTRICO Es un tablero cuyas dimensiones son 40x60x20 cm. Está ubicado en una zona segura, en la parte posterior del galpón donde se realiza el envasado y a 10 m del proceso. Contiene los siguientes dispositivos: ! 1 Fuente de 24 VDC ! 1 PLC ! 3 Módulos de entrada ! 5 Módulos de salida ! 18 Relés de 24 VDC ! 1 Disyuntor ! Borneras de conexión 46 PLC C A N A L E T A Borneras C A N A L E T A FUENTE BORNERAS BORNERAS DISYUNTOR C A N A L E T A C A N A L E T A Relés 24VDC C A N A L E T A Figura 2.12 Distribución Tablero Eléctrico 2.5.1.1 Fuente de 24 VDC La fuente de 24 VDC alimenta al PLC, a los relés de 24 VDC y a las bobinas de las válvulas electroneumáticas. Las características de la fuente son: ! V out = +24 VDC y – 24 VDC ! I out max = 5 A ! Potenciómetro para regular V out de 22 VDC a 26 VDC 47 2.5.1.2 Relés de 24 VDC Existen 18 relés utilizados para proteger los módulos de salida del PLC, en especial las salidas con las cuales se encienden y se apagan las bombas. La distribución de los relés es la siguiente: ! 10 Relés para activar las bobinas de las válvulas electroneumáticas, correspondientes a las válvulas de carga y descarga de thinner. ! 2 Relés para activar el encendido y apagado de las bombas del MEGALOTE y MQ-55. ! 1 Relé para el control de la banda transportadora. ! 5 Relés para la operación de las bobinas de las válvulas electroneumáticas, correspondientes a los visores neumáticos. Las características de los relés son: ! Voltaje de bobina: 24 VDC ! Voltaje máx. de los contactos: 115-230 VAC ! Corriente máx.: 10 A 2.5.1.3 Disyuntor Elemento de protección de 1 A, el mismo que protege a todo el sistema eléctrico utilizado en los tableros: ! Fuente del PLC ! Contacto de Relés ! Bobinas de válvulas electroneumáticas 48 2.5.2 TABLERO ELECTRONEUMÁTICO En caso de existir alguna fuga de aire, se separó la parte neumática del PLC, ya que el sistema de aire que utiliza Pinturas Cóndor es muy húmedo, de ser el caso puede mojar al PLC, provocando daños. Por lo tanto, se colocó todos los elementos electroneumáticos en un solo tablero de dimensiones 60x60x20 cm. Además, tener partes eléctricas se lo ubicó también en un área segura. Los dispositivos que contiene el Tablero Electroneumático son los siguientes: ! 10 válvulas electroneumáticas 5/2 ! 5 válvulas electroneumáticas 3/2 ! 9 Convertidores neumático – eléctrico ! 2 Manifolds ! 1 Unidad de mantenimiento ! Silenciadores ! Racores y pasamuros ! Borneras C ONVERTIDORES NEUMÁTICO – ELÉCTRICOS VÁLVULAS Unidad de Mantenimiento 3/2 VÁLVULAS 5/2 VÁLVULAS 5/2 C A N A L E T A BORNERAS C A N A L E T A C A N A L E T A C A N A L E T A Figura 2.13 Distribución Tablero Electroneumático por 49 2.5.2.1 Válvulas electroneumáticas 5/2 Las señales del PLC son enviadas hacia las bobinas de las válvulas electroneumáticas 5/2, que no son más que válvulas neumáticas con actuador eléctrico. Estas válvulas, a su vez, controlan el encendido y apagado de las válvulas de asiento de carga y descarga de thinner. En total se tiene 10 válvulas neumáticas 5/2 cuyas características son: ! V bobina = 24 VDC ! I bobina = 21 mA ! Rango de presión = 0,2 – 0,7 MPa ! Racores con conexión ¼ , tubo 8 mm ! Incluye accionamiento manual = Pulsador sin enclavamiento ! Protección = IP65 Figura 2.14 Válvula neumática 5/2 con actuador eléctrico 2.5.2.2 Válvulas electroneumáticas 3/2 De igual forma, estas válvulas son controladas desde el PLC y a su vez éstas controlan a los 5 visores neumáticos, ubicados en el área de envasado. 50 Las características de las válvulas 3/2 son: ! V bobina = 24 VDC ! I bobina = 21 mA ! Rango de presión = 0,2 – 0,7 MPa ! Racores con conexión ¼, tubo 8 mm ! Incluye accionamiento manual = Enclavamiento con mando giratorio ! Protección = IP65 Figura 2.15 Válvula neumática 3/2 con actuador eléctrico 2.5.2.3 Convertidor neumático-eléctrico El convertidor neumático N/E PE-1/8 es un presóstato, el cual cierra un contacto o conmutador cuando la presión de aire es mayor a 2 bar y se abre cuando la presión es menor a 0,5 bar. La conexión neumática es G1/8 y el conmutador soporta de 12 a 250 VDC/VAC. Estos dispositivos permiten que la señal neumática proveniente de los pulsadores sea convertida en una señal eléctrica que es recibida por el PLC para controlar el proceso. Los pulsadores del Tablero Neumático activan a estos conversores para dar aviso al PLC para la operación del sistema. 51 Figura 2.16 Convertidor neumático – eléctrico 2.5.2.4 Manifold 6 posiciones para válvula 5/2 Es una placa base de 6 posiciones, cuyas dimensiones 12x6x2 cm que permiten un diseño compacto, tanto para la ubicación de las válvula 5/2 como para la instalación en el tablero. Figura 2.17 Manifold 6 posiciones Consta de 3 vías EA, P, y EB; para racores de conexión de 3/8, la vía central P es la fuente de aire, mientras que las dos vías de los extremos EA y EB son escapes de aire, por lo que se debe colocar silenciadores para reducir el ruido al momento de la operación de la válvulas. 52 2.5.2.5 Silenciadores Silenciador tipo compacto AN200-02, para reducción de ruidos superior a 25 dB, conexión de 3/8, y presión de trabajo de 1 MPa. Figura 2.18 Silenciador Neumático 2.5.2.6 Unidad de mantenimiento Para incrementar la vida útil de los elementos neumáticos, se colocó una unidad de mantenimiento compuesta de un Filtro regulador y un lubricador Figura 2.19 Unidad de Mantenimiento 53 2.5.2.7 Racores Utilizados para la conexión con las válvulas 5/2 y 3/2, y salida para manguera de 6 mm y 8 mm, los cuales permiten una conexión fácil y rápida con las mangueras. a) b) Figura 2.20 Racores a) Racor en L, b) Racor recto 2.5.2.8 Pasamuros Racor que permite ubicar en la pared del tablero una unión para la conexión entre el interior y el exterior del tablero para los elementos neumáticos. Figura 2.21 Pasamuros Los diagramas de salidas y entradas del PLC con su respectiva nomenclatura se puede observar en el Anexo A3, y en el Anexo A4 se presenta el diagrama de conexiones entre las válvulas y relés. 54 2.5.3 TABLERO NEUMÁTICO El tablero neumático está ubicado en el área de envasado, en el cual se encuentran los elementos de maniobra para operar el proceso de envasado, y visores neumáticos para indicar el estado del proceso. PULSANTE TIPO HONGO PULSANTES VISORES Figura 2.22 Tablero Neumático 2.5.3.1 Elementos de maniobra Los elementos de maniobra son pulsadores neumáticos, que cada vez que son presionados envía una señal al convertidor neumático-eléctrico para poder ser interpretada por el PLC. Figura 2.23 Pulsadores neumáticos 55 Estos pulsadores son acoplados a una válvula neumática 3/2 de accionamiento manual, especialmente diseñadas para montaje en panel. Figura 2.24 Válvula neumática 3/2 de accionamiento manual Las características de los pulsantes son las siguientes: ! Presión de funcionamiento [bar]: –0,95 ... +8 ! Fuerza de accionamiento a 6 bar [N] :12 ! Conexión neumática: M5 2.5.3.2 Visores El tablero dispone de 5 visores neumáticos o indicadores ópticos accionados con aire. Se tiene un visor por cada fila, los cuales indican las diferentes etapas de llenado de tanques y tambores. Características: ! Construcción: Principio de reflexión ! Color de la indicación: Verde ! Margen de presión: 150 – 800 kPa (1.5 – 8 bar) 56 Figura 2.25 Indicador óptico 2.5.4 CONEXIÓN A TIERRA El tablero neumático y electro-neumático están conectados a una de las mallas de tierra que dispone Pinturas Cóndor, malla a la cual también se conecta toda la tubería y las pinzas con las que se aterriza a los tambores cuando son envasados. Todos estos son equipos o elementos utilizados para el control del proceso, en los siguientes capítulos se describirá el programa del PLC así como también la interfaz hombre – máquina, que permita, mediante un computador, supervisar y llevar un registro del proceso de envasado de thinner. CAPÍTULO 3 DISEÑO DE LAS MEJORAS ERGONÓMICAS 58 CAPITULO 3 DISEÑO DE LAS MEJORAS ERGONÓMICAS Como se explicó en el Capítulo 1, el operador realiza un gran esfuerzo físico al trasladar los tambores desde el lugar donde son llenados hasta el área de almacenamiento. Esté capítulo describe el diseño que se debe implementar para que el operador realice una actividad sin tener riesgos físicos, evitando que sufra un accidente laboral. 3 3.1 SISTEMA CON BALANZA O SISTEMA ANTIGUO En el sistema con balanza el operador tiene que mover o trasladar, tanto el tambor lleno así como la paleta de madera, para su almacenamiento. Para esto realiza las actividades descritas a continuación. 3.1.1 TRASLADO DE LAS PALETAS DE MADERA La paleta de madera tiene una masa entre 15 y 20 kg, dependiendo del tamaño y del estado de la madera, ya que, una madera recién cortada es más húmeda y por lo mismo tiene mayor masa que una madera seca. Las paletas son transportadas una sobre otra por un montacargas hasta la zona de envasado de thinner. Son ubicadas formando una torre de aproximadamente 2 m de altura como se muestra en la Figura 3.1 El número de paletas a trasladar para un lote, son de 40 paletas, sobre las cuales se ubican 4 tambores por paleta. 59 Figura 3.1 Paletas de madera ubicadas en la zona de envasado Una vez que el montacargas deja las paletas, el operador realiza los siguientes movimientos: a. Bajar la paleta (paletas ubicadas en la cima de la torre de paletas) b. Chequear que la paleta esté en buen estado c. Llevar la paleta unos 20 m, esto lo hace, arrastrando la paleta o cargando la paleta. d. Ubicar la paleta ordenadamente para almacenar la mayor cantidad de tambores posibles. 3.1.2 TRASLADO DE LOS TAMBORES LLENOS El tambor lleno tiene un peso promedio aproximado de 170 kg, un diámetro de 56 cm y una altura alrededor de 90 cm. Para llevar un tambor hasta el sitio de almacenamiento, el operador realiza los siguientes procedimientos: a. Halar el tambor de la parte superior hasta tener una inclinación de manera que el tambor esté en equilibrio; es decir, que no regrese a la posición de reposo o no le gane el peso al operador. 60 b. Hacer girar al tambor, utilizando la parte superior como una especie de volante para que la parte inferior se mueva como una rueda, como se indica en la Figura 3.2(a). c. Una vez que ha llegado hasta la paleta, debe ubicar el tambor sobre ésta. Para ello, con el tambor inclinado deja caer el borde levantado sobre el filo de la paleta y luego lo empuja hasta que quede totalmente sobre la paleta, como se indica en la Figura 3.2 (b). d. Finalmente, el operador tiene que acomodarlos y distribuirlos, de tal forma que quepan 4 tambores y no exista riesgo de que se caigan al momento de ser transportados por los montacargas. Esto se consigue halando o empujando el tambor sobre la paleta. a) b) Figura 3.2 Movimiento al trasladar tambor lleno: a) Gira, b) Empuja sobre paleta Un lote contiene 158 tambores, lo que quiere decir que el operador tiene que realizar todos los pasos anteriores 158 veces al día, esta actividad es la que ha 61 ocasionado lesiones a los operadores y es el problema que se busca resolver, con el diseño que se detallará más adelante. 3.2 EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE TRABAJO Para determinar cuáles son las condiciones de trabajo, y cómo afectan a la salud del trabajador se utiliza varios métodos, entre los cuales se destacan: LEST, RENAULT, FAGOR, EWA y ANACT. El método que se utilizó para realizar la evaluación ergonómica del puesto de trabajo de envasado de thinner es el método LEST, el mismo que se describe a continuación. 3.2.1 MÉTODO LEST El método LEST1 consiste básicamente en una guía de observación de uso relativamente simple y rápido, que permite recopilar algunos datos sobre los diversos elementos de las condiciones de un puesto de trabajo, para establecer un diagnóstico. En general, este método se aplica a puestos fijos del sector industrial poco o nada cualificados y trabajos en cadena. Este método no se recomienda emplear para evaluar puestos en que las condiciones físicas varían continuamente, como es el caso de trabajadores de mantenimiento o la construcción. Para determinar el diagnóstico, el método considera 16 variables agrupadas en 5 aspectos (dimensiones): entorno físico, carga física, carga mental, aspectos psicosociales y tiempo de trabajo, como se puede ver en la Tabla 3.1 _______________________________________________________________________________ 1 CHINER DASÍ, Mercedes. Laboratorio de Ergonomía. Ediciones Alfaomega. 2004 62 Dimensión A. ENTORNO FISICO B. CARGA FISICA Variables - Ambiente térmico - Ruido - Iluminación - Vibraciones - Estática - Dinámica C. CARGA MENTAL - Presión de tiempos - Atención - Complejidad - Minuciosidad D. ASPECTOS - Iniciativa PSICOSOCIALES - Comunicación - Relación con el mando - Status social - Identificación del producto E. TIEMPO DE TRABAJO - Cantidad y organización del tiempo de trabajo. Tabla 3.1 Dimensiones y variables consideradas en la implementación del método La evaluación se basa en las puntuaciones obtenidas para cada variable y dimensión. La valoración obtenida oscila entre 0 y 10 y la interpretación de dichas puntuaciones se realiza según la Tabla 3.2. 0, 1, 2 3, 4, 5 Situación satisfactoria Débiles molestias. Algunas mejoras podrían aportar más comodidad al trabajador 6, 7 Molestias medias. Existe riesgo de fatiga. 8, 9 Molestias fuertes. Fatiga 10 Nocividad Tabla 3.2. Sistema de puntuación del método LEST Esta valoración se presenta en forma de histograma, permitiendo tener una visión rápida de las condiciones de trabajo y establecer así un primer diagnóstico. 63 Conociendo cuáles son los elementos más desfavorables de las condiciones de trabajo en forma globalizada, se pueden establecer prioridades a la hora de intervenir sobre los distintos factores observados. Los resultados obtenidos aplicando el método L.E.S.T en la evaluación de las condiciones de trabajo en el proceso de envasado de thinner utilizando la balanza, determinaron que la carga estática tiene una valoración de 5 y la carga dinámica tiene una valoración de 10. Según la tabla anterior, el llevar los tambores llenos y colocarlos sobre las paletas manualmente, es una actividad nociva. Es por este motivo que se realizó el siguiente diseño para movilizar los tambores luego de ser llenados. 3.3 DISEÑO PARA TRASLADAR TAMBORES UTILIZANDO RIELES CON RODILLOS LLENOS El siguiente diseño reduce los riesgos físicos en el proceso de envasado de thinner, ya que el operador no tiene que realizar ninguno de los movimientos antes mencionados. En el Capítulo 2 se explicó la forma de envasado, cuyo complemento es el traslado de tambores llenos. Se ve que para obtener un envasado continuo, es necesario mejorar la manera en la que se transporta los tambores una vez que son envasados. El diseño para trasladar los tambores implica ocupar la zona de almacenamiento en donde se colocará 2 filas de rieles por cada surtidor. Como se tiene 5 surtidores, se colocará 10 filas de rieles. El inicio de cada riel estará bajo los surtidores, mientras que el final de cada riel se unirá a un riel transversal. Los rieles tendrán una leve inclinación para que los tambores envasados circulen por el riel sin necesidad de utilizar bandas transportadoras, como se indica en la 64 Figura 3.3. Estos rieles con rodillos se los conoce como “Transportador de rodillos por gravedad”. Al tener los rieles y rodillos colocados de esta forma, el operario, una vez que el tambor está lleno y sellado, lo hace deslizar sobre los rodillos y al mismo tiempo lo deja almacenado. Con esto se disminuye el gran esfuerzo físico del operador y se ahorra tiempo en el proceso. Además, para la empresa representaría un ahorro económico el dejar de utilizar paletas de madera y uso de montacargas. Al final del riel transversal, se tendrán dos rieles para el transporte hacia los camiones, para lo cual se colocará un elevador hidráulico, para subir los tambores sobre los camiones. El elevador hidráulico no se explicará, ya que no forma parte de los alcances de éste proyecto. Rieles de diseño Tanques Riel de sistema antiguo Balanza sistema antiguo Figura 3.3 Diseño del sistema de rieles y rodillos 65 3.3.1 TRANSPORTADOR DE RODILLOS POR GRAVEDAD Los transportadores de rodillos por gravedad son usados para transportar paquetes en líneas permanentes o temporales en actividades de almacenaje, embarque, ensamble, etc. Los transportadores de rodillos por gravedad menores a un diámetro de 1” son usados para transportar paquetes. También hay para cargas pesadas que no requieren transportadores motorizados, los cuales se utilizarán para el transporte de los tambores envasados. Existe un gran número de variables que permite llegar a escoger el rodillo transportador requerido para un proceso determinado. Entre las más importantes y comunes se tienen: ! Material a manejar: Características, temperatura, etc. ! Capacidad y peso. ! Distancia de transporte. ! Niveles de transporte. ! Interferencias, limitaciones, apoyos. ! Función requerida del medio transportador. ! Condiciones ambientales. ! Recursos energéticos. ! Recursos financieros (presupuestos). ! Clasificación de usuarios y tiempo de utilización. De las cuales para este diseño se tomaron en cuenta las siguientes variables: ! Material a manejar ! Capacidad y peso ! Distancia de transporte ! Recurso financiero 66 3.3.1.1 Características del transportador de rodillos a utilizar Los transportadores de rodillos constan principalmente del riel o estructura de soporte y los rodillos. Un riel o estructura de soporte, es la estructura en donde se apoyan los rodillos. Está compuesta por perfiles tubulares o angulares. Los rieles a utilizar son construidos con una plancha de hierro galvanizado de 3 mm espesor, perfil angular de 15 mm en forma de “C”, y de 100 mm de alto. A lo largo del riel y en el centro del mismo, se tiene perforaciones de forma hexagonal cada 10 cm, para la colocación del eje de los rodillos. Los rodillos son de 65 cm de largo, 2” de diámetro, y a cada extremo mediante un rodamiento se tiene acoplado un eje de forma hexagonal para unirlos a los rieles. Figura 3.4 Transportador de rodillos por gravedad 3.3.1.2 Cálculos de la cantidad de riel requerida En un lote generalmente se envasa 158 tambores, cada tambor tiene aproximadamente un diámetro de 56 cm, si se multiplica el número de tambores por el diámetro de los mismos, se tiene la longitud de riel a utilizar. 67 l riel " )tambor *#.Tambores lriel " 0,56 m * 158 lriel " 88,48 m Entonces, la longitud de riel mínima para almacenar un lote de 158 tambores será de 89 m; pero tomando en cuenta que el lote de producción pudiese aumentar y que en pocas ocasiones los tambores son de un diámetro un poco mayor, a este resultado se le multiplicará por un factor del 25%. lriel " 88,48 m * 1,25 lriel " 110,6 m Teniendo así una longitud de riel de 111 m para el almacenamiento. Como se tiene 10 filas de riel, a la longitud de riel se la divide para 10, para obtener la longitud de cada fila de riel. l fila $riel " 111 m 10 l fila $riel " 11,1 m Entonces, cada fila de riel tendrá 11 m de longitud. El riel transversal al cual se unen todas las filas de riel, es de una longitud igual a la del ancho del área a utilizarse, esto es 9 m. Por lo tanto, al sumar la longitud de riel para el almacenamiento de 111 m más el riel transversal de 9 m, se tendrá un riel de longitud total igual a 120 m. En cuanto a los dos rieles para el transporte hasta el elevador hidráulico, no se define todavía debido a que la empresa Pinturas Cóndor debe decidir en donde se colocará el elevador hidráulico para que los camiones o tráileres tengan un acceso fácil y adecuado. 68 En base a pruebas experimentales, se determinó que el ángulo de inclinación para cada riel de 11 m es de 1 grado aproximadamente. Con ésta inclinación el tambor envasado circula libremente a través del riel y a una velocidad muy baja para que el tambor no se embale. Este diseño disminuye el esfuerzo físico realizado durante el proceso de envasado de thinner, pero lamentablemente no se implementará hasta que Pinturas Cóndor disponga de los recursos económicos necesarios. En el siguiente capítulo se describirá el programa del PLC así como también la interfaz hombre – máquina, que permita, mediante un computador, supervisar y llevar un registro del proceso de envasado de thinner. CAPITULO 4 SOFTWARE DE SOPORTE Y DESARROLLO DE LA HMI 70 CAPITULO 4 SOFTWARE DE SOPORTE Y DESARROLLO DE LA HMI Para la programación del PLC, el cual se encarga de controlar todo el proceso de envasado, se utiliza el software WAGO CoDeSys. Por otro lado, con el software LabView se desarrolla la interfaz hombre-máquina, HMI, para supervisar y llevar un registro del proceso de envasado. A continuación se explica las diferentes interfaces entre los equipos para tener una visión clara de la programación, y finalmente se detalla la programación de cada aplicación. El diagrama de la Figura 4.1 indica las conexiones o interfaces entre los diferentes equipos utilizados en el proceso de envasado. Figura 4.1 Interfaz entre equipos del proceso 4 71 4.1 INTERFAZ TABLERO DE CONTROL – PLC El tablero de control es el “tablero neumático” cuyos componentes se explicaron en el Capítulo 2, y el cual dispone de 9 pulsadores neumáticos y 5 visores neumáticos, como se indica en la Figura 4.2. PULSANTE TIPO HONGO PULSANTES VISORES Figura 4.2 Tablero de Control o Tablero Neumático Para llevar la información de que algún pulsante fue activado, fue necesario colocar un convertidor neumático–eléctrico para que esta señal sea comprendida por el PLC. Y para activar los visores desde el PLC también fue necesario colocar válvulas electroneumáticas. Figura 4.3 Interfaz Tablero de Control – PLC 72 4.1.1 MODO DE OPERACIÓN DE PULSADORES Y VISORES ! Pulsador 1: Activa la carga y descarga para el tanque 1. ! Pulsador 2: Activa la carga y descarga para el tanque 2. ! Pulsador 3: Activa la carga y descarga para el tanque 3. ! Pulsador 4: Activa la carga y descarga para el tanque 4. ! Pulsador 5: Activa la carga y descarga para el tanque 5. ! Pulsador PM: Es el pulsador de marcha y sirve para dar inicio al proceso ! Pulsador PP: Es el pulsador de paro y sirve para detener el proceso. Accionando el pulsador PM se puede continuar el proceso. ! Pulsador PB: Con este pulsador se acciona la banda transportadora para traer los tambores vacíos hacia el área de envasado; al presionar se acciona la banda, y al presionar nuevamente, se detiene la banda. ! Pulsador tipo hongo PE: Es el pulsador de emergencia y sirve para detener el proceso y dar una señal de alarma en la HMI. Detener el proceso significa cerrar todas válvulas de carga y descarga de Thinner que se encuentren abiertas, inhabilitar la apertura de válvulas que se encuentren cerradas, y apagar las bombas en el caso de que estén encendidas. 4.2 INTERFAZ PLC – VÁLVULAS Las válvulas de globo con actuador neumático que permiten la carga y descarga de thinner son activadas desde el PLC por medio de válvulas electroneumáticas, como se indica en la Figura 4.4. 73 Figura 4.4 Interfaz PLC – Válvulas 4.2.1 MODO DE OPERACIÓN DE LAS VÁLVULAS Se dispone de una válvula para la carga y una válvula para la descarga de Thinner para cada tanque. La nomenclatura utilizada en cada válvula es: para la válvula de carga VC y para la válvula de descarga VD Figura 4.5 Disposición de válvulas de globo para cada tanque El llenado de cada tanque se lo hace uno a continuación de otro; es decir, primero se llena el tanque 1, luego se llena el tanque 2, a continuación el tanque 3, luego el tanque 4 y finalmente el tanque 5, para nuevamente comenzar con el tanque 1. El procedimiento se realiza de la siguiente manera: 74 Se abre o se activa VC1, se espera un tiempo de carga Tc = 50 s y se cierra o se desactiva VC1. Inmediatamente se activa VC2, y se espera un tiempo de nivelación Tn = 10 s para activar VD1, la cual permanece abierta un tiempo de descarga Td = 150 s. Una vez que VC2 cumple con el tiempo Tc, se cierra y se abre VC3, se espera un tiempo Tn para activar VD2 hasta un tiempo Td. El ciclo se repite cuando se termina de llenar el tanque 5; es decir se cierra VC5 y se comienza a llenar el tanque 1, abriendo VC1, procurando un proceso continuo. Para una mejor comprensión se puede ver el diagrama de tiempos de la Figura 4.6. Todos estos tiempos son controlados desde el PLC, pero el operador controla el instante en que debe abrir las válvulas de carga presionando los pulsadores 1, 2, 3, 4 y 5; los cuales deben ser activados después de cambiar la manguera de un tambor lleno a uno vacío. Si un pulsador no es presionado, no se realiza el llenado de los tanques, pero el trasvase a los tambores continúa normalmente. El procedimiento detallado para realizar el envasado se describe en el Manual de Usuario, Anexo C. VD5 VC5 VD4 VC4 VD3 VC3 VD2 VC2 VD1 VC1 Tiempo [s] Tc Tc Td Tn 150 160 Tc Td Tn 200 210 Tc Td Tn 250 260 Tc Td Tn 300 310 Tc Td Tn 350 360 Tc CICLO 2 Figura 4.6 Diagrama de tiempos de funcionamiento de válvulas Tn Tn Tc 100 110 50 60 CICLO 1 Td Tn 400 410 Tc Tc 450 460 75 76 4.3 INTERFAZ PLC – BOMBAS La bomba utilizada para la carga de thinner es la del MEGALOTE llamada B1 o Bomba de Carga, mientras que la bomba para retornar los excedentes de thinner del tanque de excedentes es la bomba del BATCHELOR denominada B2 o Bomba de Retorno. Estas bombas cuentan con su circuito de fuerza, y para activarlas utilizan un contactor trifásico de 220 V, el mismo que se activa cuando el operador acciona un switch manual. Para poder encender o apagar las bombas se colocó una de las salidas de relé del PLC en paralelo al switch manual. Figura 4.7 Interfaz PLC – Bombas 4.3.1 MODO DE OPERACIÓN DE BOMBAS La bomba de carga se activa cuando se abre VC1 y permanece encendida mientras las válvulas de carga VC2, VC3, VC4 ó VC5 estén abiertas. En el caso de que el operador no haya presionado algún pulsador de algún tanque, la válvula de carga no se abrirá y la bomba se apagará; evitando así que exista sobrepresión en las tuberías. La bomba B2 para retornar el thinner excedente se activa después de 4 ciclos, es decir, después de haber llenado 20 tambores. De esta forma, se asegura que exista thinner en el tanque de excedentes y la bomba B2 no trabaje en vacío. 77 Luego de esto, la bomba se activa y desactiva al mismo tiempo que la bomba de carga. Ciclo 1 VC1 Ciclo 2 Tc VC2 Tc Tc VC3 Tc Tc Tc VC4 Ciclo 3 Tc Tc Tc VC5 Tc Tc Tc Tc Tc Bomba de Carga Figura 4.8 Diagrama de funcionamiento de la Bomba del MEGALOTE En la figura anterior se observa que cuando VC3 no se activa, la bomba se apaga hasta que VC3 sea activada. 4.4 INTERFAZ PLC - COMPUTADOR La comunicación entre el PLC y el computador se la realiza mediante Modbus Ethernet, el cable utilizado es FTP de 8 hilos a una distancia de 50 m entre los equipos. Figura 4.9 Interfaz PLC – Computador Tc 78 Para supervisar y llevar el registro en el computador mediante la HMI se utiliza el software Labview 8.6 de la National Instruments. La configuración del PLC para la comunicación con el computador se hace por medio del software Wago BootP Server, mientras que el desarrollo del programa del PLC se lo realiza con el software Codesys V2.3. 4.4.1 WAGO BOOTP SERVER Programa con el cual se configura la dirección IP del PLC para la comunicación con el computador, ya sea para la interfaz con el HMI (LabView), así como también para la descarga del programa del PLC (CoDeSys). Para acceder a este software se debe hacer click sobre el menú “Inicio” >> Todos los programas >> WAGO Software >> WAGO BootP Server >> WAGO BootP Server, como se muestra la Figura 4.10. Figura 4.10 Icono de acceso a WAGO BootP Server Al dar click sobre el icono WAGO BootP Server se despliega la siguiente ventana: Figura 4.11 Ventana WAGO BootP Server 79 Para configurar la comunicación entre el PLC con el computador se hace click sobre Edit Bootptab lo cual despliega un archivo de texto de nombre “bootptab” en el cual se debe editar la siguiente línea o instrucción: #KeinProxy: ht=1: ha=0030DE000003: ip=10.1.254.203: Colocar el código del PLC Colocar dirección IP del PLC Código del PLC: 032F4A Dirección IP del PLC: 192.168.2.150 Además, se debe eliminar el signo “#” con el que inicia la línea, quedando de la siguiente manera: KeinProxy: ht=1: ha=0030DE032F4A: ip=192.168.2.150: Figura 4.12 Línea de instrucción editada para la comunicación. 80 Se guarda cambios y cierra el archivo de texto. Luego se debe dar click sobre “Start” en la ventana WAGO BootP Server para desplegar la siguiente ventana en la cual se desplegarán una serie de líneas como indica la Figura 4.13. Figura 4.13 Conexión correcta para comunicaciones Al salir del WAGO BootP Server, está lista la comunicación. Una forma de comprobar que la comunicación es la correcta, es abrir el Internet Explorer y en la dirección de la página escribir la dirección IP del PLC. Si la comunicación es la correcta se despliega una página como la Figura 4.14. Figura 4.14 Página de PLC WAGO 81 En ésta página se puede verificar el código del PLC y la dirección IP del mismo, además existen otras opciones para poder configurar el PLC, o visualizar el número de módulos que están físicamente acoplados al PLC. La dirección IP del computador debe pertenecer a la red; es decir, que los 3 primeros números de la dirección IP deben ser los mismos que los del PLC. Para el presente caso la dirección IP del computador es: 192.168.2.180. Caso contrario no existirá ninguna comunicación. 4.4.2 CODESYS V2.3 CoDeSys V2.3 es el software con el cual se desarrolló el programa que permitirá controlar todo el proceso, válvulas de carga, válvulas de descarga, bombas, y visores, dependiendo de los tiempos y de la activación de los pulsadores, además del envío y recepción de datos para la interfaz hombre – máquina (HMI). Para acceder a este software se debe ir a menú Inicio >> WAGO Software >> CoDeSys for Automation Aliance >> CoDeSys V2.3 >> CoDeSys V2.3; como se indica en la Figura 4.15. Figura 4.15 Icono de acceso a CoDeSys V2.3 82 Para crear un nuevo archivo se debe seleccionar “New”. Se despliega una ventana “Target Settings” en donde se selecciona el PLC, que para el proyecto se utilizó el PLC WAGO 750-841. Figura 4.16 Target Setting para seleccionar PLC A continuación se escribe el nombre del programa y se selecciona el tipo de programación. Figura 4.17 Nombre y selección del tipo de programa En CoDeSys V2.3 se puede realizar el programa en cualquiera de los siguientes lenguajes de texto y lenguajes gráficos: ! IL.- Programación de lenguaje de texto, mediante llamado de funciones ! LD.- Programación de lenguaje gráfico en diagrama de escalera (ladder) ! FBD.- Programación de lenguaje gráfico con diagrama de bloques de funciones ! SFC.- Programación de lenguaje gráfico mediante secuencia de funciones 83 ! ST.- Programación de lenguaje de texto mediante estructuras de texto ! CFC.- Programación de lenguaje gráfico en base a FBD, editando funciones Una vez elegido el lenguaje se abren las ventanas para la correspondiente programación. En este proyecto, el programa principal y una subrutina se realizaron en el lenguaje LADDER (LD) por su facilidad, y una segunda subrutina se realizó utilizando el lenguaje de programación estructurado (ST). Figura 4.18 Ventana de programación en leguaje Ladder (LD) 4.4.2.1 Configuración del PLC para comunicación Para establecer la comunicación, el PLC debe tener la dirección IP seleccionada en el software WAGO BootP Server, para lo cual se debe dar click en Online >> Communication Parameters. 84 En la casilla “Value – IP address” se debe escribir la dirección IP, y finalmente seleccionar OK. Figura 4.19 Configuración de la dirección IP del PLC 4.4.2.2 Configuración de módulos de entradas y salidas del PLC El PLC tiene 3 módulos de entrada y 5 módulos de salida, los cuales se deben añadir en la ventana “PLC Configuration”. Figura 4.20 Ventana PLC Configuration Si no están todos los módulos configurados correctamente en esta ventana, el programa se compilará pero no correrá correctamente una vez cargado el programa en el PLC. 85 4.4.3 DISEÑO DE LA LÓGICA DEL PROGRAMA El programa del PLC consta de un programa principal, una subrutina realizada en ladder, y una segunda subrutina programada en ST, cuyas secuencias lógicas cumplen con los modos de operación de las válvulas y de las bombas, controlando el proceso de envasado de thinner. INICIO Pulsante de marcha presionado? NO SI Pulsante de paro presionado? SI Detener sistema NO PROCESO_5FILAS SUMA_T Figura 4.21 Diagrama de flujo principal: PLC_PRG 86 Diagrama estructurado principal: Pulsante de marcha presionado: Si pulsante de marcha fue presionado: iniciar sistema, es decir, ir a subrutinas “PROCESO_5FILAS” y “SUMA_T”. Caso contrario seguir comprobando activación de pulsante de marcha. Pulsante de Paro presionado: Si pulsante de Paro fue presionado: detener sistema, es decir, apagar bombas y válvulas. Caso contrario seguir con el proceso. Detener Sistema Además de apagar las bombas y todas las válvulas que se encuentran encendidas, mantiene almacenado el estado en el que fueron apagadas, para que una vez que se reanude el proceso, se reinicie en las mismas condiciones que fue apagado. Subrutina: Proceso_5Filas Pulsante “n” presionado: Si pulsante “n” presionado encender válvula de carga “n” VCn, caso contrario apagar bomba 1. Donde, n = 1, 2, 3, 4, o 5. Bomba 1 encendida: Si Bomba 1 o Bomba de carga está encendida, continuar con proceso. Caso contrario esperar 500 ms luego de abrir VCn, para encender bomba 1, y de esta forma evitar el golpe de ariete. Encender Válvula de Descarga 2 Esperar Td= 150s Apagar Válvula de Descarga 2 Incrementar Contador fila 2 Encender Válvula de Descarga 1 Esperar Td= 150s Apagar Válvula de Descarga 1 Incrementar Contador fila 1 NO NO Esperar Tc = 49s Encender bomba 1 Esperar 500ms Apagar bomba 1 Incrementar Contador fila 3 Apagar Válvula de Descarga 3 Esperar Td= 150s Encender Válvula de Descarga 3 Esperar Tn = 10s Apagar válvula de carga 3 Esperar Tc = 50s SI Bomba 1 encendida? Encender Válvula de Carga 3 SI Pulsante 3 presionado? NO NO Esperar Tc = 49s Encender bomba 1 Esperar 500ms Apagar bomba 1 Incrementar Contador fila 4 Apagar Válvula de Descarga 4 Esperar Td= 150s Encender Válvula de Descarga 4 Esperar Tn = 10s Apagar válvula de carga 4 Esperar Tc = 50s SI Bomba 1 encendida? Encender Válvula de Carga 4 SI Pulsante 4 presionado? NO NO Esperar Tc = 49s Encender bomba 1 Esperar 500ms Apagar bomba 1 Figura 4.22 Diagrama de flujo subrutina: PROCESO_5FILAS Esperar Tn = 10s Esperar Tn = 10s Esperar Tc = 50s SI Apagar válvula de carga 2 Esperar Tc = 49s Encender bomba 1 Apagar válvula de carga 1 Esperar Tc = 50s SI Bomba 1 encendida? SI Pulsante 2 presionado? Bomba 1 encendida? Esperar 500ms Apagar bomba 1 Encender Válvula de Carga 2 NO NO Encender Válvula de Carga 1 SI Pulsante 1 presionado? PROCESO_5FILAS Incrementar Contador fila 5 Apagar Válvula de Descarga 5 Esperar Td= 150s Encender Válvula de Descarga 5 Esperar Tn = 10s Apagar válvula de carga 5 Esperar Tc = 50s SI Bomba 1 encendida? Encender Válvula de Carga 5 SI Pulsante 5 presionado? Esperar Tc = 49s INICIO FIN DE PROCESO SI NO Encender bomba 1 Esperar 500ms Apagar bomba 1 Lote completo? NO NO 87 88 Esperar tiempo de carga Tc = 50 segundos: Tiempo para llenar el tanque con un nivel mayor a 50 galones. Una vez que se cumpla este tiempo se apaga o se cierra la válvula de carga “n”. Un segundo antes se activa o se abre la válvula de carga “n+1”, para esto se utiliza el Tc = 49 segundos y que se haya presionado el Pulsante “n+1”, es decir, se continua llenando el siguiente tanque de la siguiente fila. Cuando se termina de llenar el tanque 5, se repite el ciclo, comenzando nuevamente con el tanque de la fila 1. Esperar tiempo de nivelación Tn = 10 segundos: Tiempo para que el nivel al que se envase al tanque sea de 50 galones, es decir el thinner sobrante se evacue por la tubería de excedente hacia el tanque de excedentes. Luego de lo cual se active o se abra la Válvula de descarga “n” o VDn. Esperar tiempo de Descarga Td = 150 segundos: Tiempo para transvasar el thinner del tanque a los tambores, una vez transcurrido este tiempo se cierra la Válvula de Descarga “n”. Incremento contador “n”: Incrementar contador “n” en 1, por ejemplo: cont5=cont5+1. El valor de los contadores inicializa en un valor de cero. Lote completo: Si el lote esta completo, es decir, que se han llenado todos los tambores correspondientes al lote, se finaliza el proceso y se puede comenzar a envasar un nuevo lote. Caso contrario el programa continua con el proceso. 89 Subrutina SUMA_T: Sumar contadores: Suma los contadores de cada fila. Y los guarda en un registro del PLC. Suma_total = Cont1+Cont2+Cont3+Cont4+Cont5 Figura 4.23 Diagrama de flujo subrutina: SUMA_T Las direcciones de las variables utilizadas en la programación se detallan en el diagrama de conexiones de entradas y salidas del PLC, Anexo A3. 4.4.4 DESCRIPCIÓN DEL LABVIEW Para desarrollo de la interfaz Hombre – Máquina, se escogió la versión 8.6 del LabView, cuya licencia de desarrollo fue adquirida por Pinturas Cóndor. LabView posee un número ilimitado de Tags que, a diferencia de otros programas, como Intouch o Lookout, restringen el número de tags o variables. Figura 4.24 Labview 8.6 90 Además se adquirió el Módulo “Datalogging and Supervisory Control” (DSC), en el cual se encuentra una librería completa para el desarrollo del HMI para procesos industriales. Con LabView y el módulo DSC se buscó supervisar y llevar un registro del proceso de envasado de thinner. 4.4.4.1 Creación de un Proyecto Para crear un proyecto se debe dar click sobre “New Project” en el menú File. Se abre una ventana Project Explorer como la de la Figura 4.25, en la cual primeramente se configura las comunicaciones, previamente guardado el proyecto. Figura 4.25 Ventana de Proyecto 4.4.4.2 Establecer comunicaciones con el PLC En la ventana Project Explorer, se debe hacer click derecho sobre My Computer. En New acceder a I/O Server para desplegar la ventana de la Figura 4.26 (b). 91 a) b) Figura 4.26 I/O Server: a) Icono de acceso, y b) Ventana Create New I/O Server El PLC soporta Modbus Ethernet para lo cual, en la ventana “Create New I/O Server” se debe seleccionar Modbus y dar click sobre “Continue…” para acceder a la ventana “Configure Modbus I/O Server” que se muestra en la Figura 4.27. Figura 4.27 Ventana Configure Modbus I/O Server En “Model” seleccionar Modbus Ethernet y en “IP address” escribir la dirección IP del PLC y finalmente seleccionar “OK”. En la ventana Project Explorer se crea una librería y como ramificación un icono con el nombre de Modbus. Con ésta librería se puede acceder a los registros del PLC para supervisar o controlar tanto salidas como entradas. 92 Figura 4.28 Librería de comunicación Modbus 4.4.4.3 Creación de Tags o Variables Para crear una variable se da click derecho sobre el Proyecto guardado en la ventana “Project Explorer”, y se selecciona “variable” en el menú “New”, como se muestra en la figura 4.29 (a). En la ventana “Shared Variable Properties” se debe escribir el nombre de la variable en el campo denominado Name y se debe habilitar la casilla de “Enable Aliasing” como se indica en la Figura 4.29 (b). El campo “Browse” permite escoger la dirección del registro del PLC al que se quiere acceder. a) b) Figura 4.29 Creación de Variables o Tags: a) Icono de acceso, b) ventana de variable 93 Cuando se da click sobre “Browse” se despliega la pantalla de la Figura 4.30 “Browse for Variable”, en la cual se debe seleccionar la dirección del registro del PLC de acuerdo a la Tabla 4.1. Figura 4.30 Ventana Browse for Variable Con esto se crea las variables del PLC que se desea leer o escribir, y así visualizar el comportamiento del proceso. PLC WAGO 750 – 841 LABVIEW IN %IX0.0 000001 IN %IX0.1 000002 OUT %QX0.0 100513 OUT %QX0.1 100514 WORD OUT %QW256 400257 WORD OUT %QW257 400258 WORD IN %IW256 400257 WORD IN %IW257 400258 Tabla 4.1 Direcciones de PLC Wago 750 – 841 94 4.4.4.4 Creación de un VI Un VI está compuesto por una pantalla gráfica a visualizarse, denominada Panel Frontal, así como también por una pantalla de programación gráfica llamada Diagrama de Bloques. Para crear un VI se debe dar click sobre “New VI” en el menú “File” de la ventana “Project Explorer” Automáticamente se despliegan dos ventanas: Panel Frontal y Diagrama de bloques. Figura 4.31 Ventanas al generar un nuevo VI 4.4.4.5 Desarrollo de interfaz gráfica (Panel Frontal) Dentro de la paleta de funciones se puede acceder al DSC Module en donde se encuentran válvulas, recipientes, alarmas, registros gráficos, tal como se indica en la Figura 4.32. Para seleccionar uno de estos elementos hay que arrastrar el gráfico seleccionado dentro del Panel Frontal. 95 Figura 4.32 Módulo DSC Además, si no es suficiente con los elementos dentro de la paleta de funciones, se puede acceder a una librería completa del Módulo del DSC, que se encuentra en Tools >> DSC Module >> Image Navigator. Figura 4.33 Image Navigator del Módulo DSC En el panel frontal se pueden colocar todos los equipos que intervienen en el proceso, los mismos que se pueden animar para obtener una imagen real e instantánea de lo que está sucediendo en el proceso en este caso el envasado. 96 Se desarrollaron varias pantallas. Inicialmente se visualiza una pantalla de bienvenida, desde la cual se tiene acceso a una pantalla de supervisión y a una pantalla de registros. 4.4.4.5.1 Pantalla de bienvenida Una vez que se abra el archivo “Envasado de Thinner”, se abre una pantalla de bienvenida, en la cual se dispone de dos botones en los que se pueda acceder a otras dos pantallas como se indica en la Figura 4.34. Figura 4.34 Pantalla de Bienvenida 4.4.4.5.2 Pantalla HMI - Envasado de Thinner Al pulsar el botón “IR A PROCESO” en la pantalla principal, se accede a la pantalla HMI, en la que se visualiza gráficamente todo el proceso de envasado. 97 Figura 4.35 Pantalla HMI del proceso de envasado La programación de ésta pantalla se la indica en la Figura 4.36 y 4.37, que tiene dos lazos de control. El primero lee los registros del PLC para supervisar todas las entradas y salidas que intervienen durante todo el envasado. El otro lazo es donde se hace la animación de los tanques para indicar el nivel de llenado. Figura 4.36 Lazo: lectura de registros de PLC 98 Figura 4.37 Lazo: Animación de tanques 99 100 En la HMI se tiene un botón LOGIN para poder acceder a cierta información que solo determinadas personas, con ciertos permisos, pueden ver. La pantalla de Login se indica en la Figura 4.38 en la que se debe escribir el “User name” y una contraseña previamente establecidas. Figura 4.38 Ventana NI Security Login Una vez que un operador ingrese, aparecerá un switch en la esquina inferior izquierda que, al activarlo, puede ingresar la información correspondiente al envasado y así, llevar un registro del proceso. La Figura 4.39 indica la información que se debe ingresar. Figura 4.39 Ventana de ingreso de datos Se puede cambiar de operador en cualquier momento, quedando registrado la hora en que ocurrió el cambio. Una vez finalizado el proceso, se regresa a la pantalla de bienvenida, y al acceder a la pantalla del envasado, el operador puede empezar a envasar un nuevo lote. 101 4.4.4.5.3 Pantalla de registros La pantalla de registros muestra en una tabla la información referente a un lote envasado como se muestra en la Figura 4.40. Para acceder a esta pantalla el usuario puede hacerlo desde la pantalla de bienvenida o desde la pantalla de envasado. En esta pantalla se ingresa la fecha correspondiente al día del cual se desea chequear el lote envasado y al dar un “enter”, aparece la tabla con la información del lote. Figura 4.40 Pantalla de Registros El diagrama de bloques de esta pantalla es el que se indica en la Figura 4.41. 102 Figura 4.41 Diagrama de bloques pantalla Reportes Los programas antes descritos se desarrollaron de tal forma que el sistema funcione correctamente, y sobre todo sea muy amigable y fácil de utilizar para el operador. El siguiente capítulo describe todas las pruebas realizadas con sus respectivos resultados. CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS 104 CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS En este capítulo se describen las pruebas que se realizaron para comprobar la propuesta diseñada, así como también las pruebas del proyecto ya implementado. 5 5.1 PRUEBA DE TRASVASE POR GRAVEDAD DE UN TAMBOR A OTRO Esta prueba se realizó después de haber seleccionado el sistema mecánico para el llenado de thinner. Para hacer esta prueba se construyó un prototipo de los tanques implementados descritos en el Capítulo 2, el cual se puede observar en la Figura 5.1. Figura 5.1 Diseño preliminar de tanque. Al tanque se lo llenó con 50 galones con agua y se dejó caer por gravedad. Los resultados se pueden observar en la Tabla 5.1 105 Nº DE PRUEBA TIEMPO DE DESCARGA [s] 1 122 2 118 3 124 4 121 5 116 6 119 7 125 8 115 9 118 10 119 TIEMPO PROMEDIO 119,7 Tabla 5.1 Resultados obtenidos para el tiempo de descarga del tanque. 5.2 PRUEBAS DE TABLEROS Estas pruebas se realizaron para verificar el funcionamiento de los tableros armados. Figura 5.2 Conexiones Tablero Electroneumático 106 Figura 5.3 Conexiones Tablero Eléctrico Para esta prueba se descargó el programa al PLC y luego se accionó los diferentes pulsadores y se observó que ejecuten la lógica de programación realizada; es decir, el encendido y apagado de las bombas así como la apertura y cierre de las válvulas. Inicialmente se tuvo un inconveniente con el orden cambiado de activación de las válvulas para el ingreso y salida de thinner. Luego de intercambiar las mangueras de las válvulas para corregir este error, se obtuvo los resultados esperados. También se realizaron pruebas respecto a la ubicación del tablero, para ello se tomó en cuenta la opinión de los operadores que trabajan en este proceso. Al inicio se ubicó un tablero de 9,3 x 0,15 x 0,1 m bajo los tanques y a 2 m de altura, con los pulsantes colocados cerca a cada punto de llenado con el fin de facilitar el trabajo a los operadores. Pero, debido a que los operadores que laboran en esta área son rotativos y tienen diferente estatura, resultó que para un operador 107 de baja estatura manipular los pulsadores le resultaba un poco difícil, pero para otro de mayor altura la ubicación no era la adecuada. Por este motivo esta idea fue descartada y se optó por colocar un tablero en donde se agrupó todos los pulsadores y visores neumáticos para controlar el proceso desde un mismo lugar. Este es el tablero neumático o tablero de control, mencionado en el Capítulo 2. 5.3 PRUEBAS DE CALIBRACIÓN DEL VOLUMEN A MEDIR Este proceso se realizó para asegurar que cada tanque contenga los 50 galones con los se llenan los tambores. Las pruebas se hicieron con agua a una temperatura ambiente de 17 º C. Puesto que esto se hizo manualmente no se utilizó thinner, por los riesgos que implica manipular este tipo de líquidos. Se realizaron los siguientes pasos: ! Se subió al máximo el nivel de altura de los volantes. ! A través de la tubería de vapores se llenó los tanques con 51 gal de agua utilizando un recipiente patrón de 1 gal y un embudo. ! Se giró el volante lentamente en sentido horario de tal manera que disminuya la altura de los orificios respecto a la base del tanque, haciendo que el líquido se desborde 1 galón, quedando en el tanque los 50 galones. ! Luego de esto se trasvasó el contenido de cada tanque a un tambor, previamente medida la tara con la balanza, para verificar la cantidad de agua mediante la masa y su densidad. La tara es la masa correspondiente al tambor vacío. 5.3.1 VERIFICACIÓN DE LA CANTIDAD DE LÍQUIDO TRASVASADO DE LOS TANQUES A LOS TAMBORES. Para esta prueba se utilizó la balanza del sistema anterior de llenado de thinner y se realizó los siguientes pasos: 108 Se midió el valor de la masa de cada tambor vacío antes de realizar el ! trasvase desde los tanques. Luego se midió el valor de masa de cada tambor lleno para obtener el ! valor de masa de líquido. La masa de líquido se obtuvo restando la masa del tambor lleno (masa de tambor vacío + masa de líquido) menos la masa del tambor vacío y se obtuvo los resultados indicados en la Tabla 5.2. Nº MASA DE TAMBOR VACIO MASA TAMBOR LLENO MASA DE LIQUIDO fila [kg] [kg] [kg] 1 17,6 201,2 183,6 2 16,4 200 183,6 3 17,8 201,6 183,8 4 17,8 202 184,2 5 16,4 200 183,6 Tabla 5.2 Valores de masa obtenidos Para saber qué valor de masa debería tener los 50 galones, se calculó la ! densidad del agua. Para esto se midió la masa correspondiente a 4 galones de agua y se aplicó la siguiente fórmula: *" m V * agua " magua Vagua 14,8 kg 4 * 3,785 l " 0.977 kg / l * agua " * agua Donde magua=14,8 kg es la masa correspondiente a 4 galones de agua, valor obtenido con la balanza. Para 50 galones, la masa que debería tener es: m "* *V m( 50 gal ) " 0,977 kg / l * (50 * 3,785 l ) m( 50 gal ) "184,89 kg 109 Para saber si los valores obtenidos están dentro del error permisible, que en este caso es de ± 1%, se calculó el error para cada medición, obteniendo los resultados que se muestran en la Tabla 5.3. Valor medido Valor teórico [kg] [kg] % Error 183,6 184,89 183,6 184,89 183,8 184,89 184,2 184,89 183,6 184,89 0,70 0,70 0,59 0,37 0,70 Tabla 5.3 Resultados del porcentaje de error obtenidos Como se puede observar en la tabla anterior, los errores obtenidos son menores al 1%, es decir, que el volumen con que se llenan los tanques está dentro del rango de error, de tal forma, que los tanques pueden ser utilizados para envasar 50 gal de cualquier líquido. 5.4 DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE TRASVASE POR GRAVEDAD DE LOS TANQUES A LOS TAMBORES UTILIZANDO THINNER Esta prueba se realizó para determinar el tiempo que se demora al transvasarse el thinner desde cada tanque a los tambores. Y se la realizó bajo las siguientes condiciones: ! Cantidad de thinner en el tanque MEGALOTE de al menos 1000 galones (para envasar 20 tambores). ! Válvulas electroneumáticas conectadas a cada válvula de carga y descarga de los tanques, para un accionamiento manual. ! Tanques calibrados a 50 galones. Con los accionamientos mecánicos de las válvulas electroneumáticas, se abrió la válvula de carga del tanque 1 (VC1), se prendió la bomba. Luego se esperó hasta superar un nivel mayor a 50 galones y se visualizó que en el tanque de excedentes ingrese líquido para apagar la bomba y luego VC1. Después se esperó un tiempo hasta observar que no ingrese líquido al tanque de excedentes, 110 asegurando que el tanque 1 contenga los 50 galones de thinner. A continuación, se abrió la válvula de descarga del tanque 1 (VD1) y se cronometró el tiempo a partir de éste momento hasta que todo el contenido sea trasvasado al tambor. Por último se cerró VD1. De la misma forma se realizaron estas pruebas para los tanques 2, 3, 4 y 5. Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla. Tanque No. 1 2 3 4 5 Número de prueba Tiempo de descarga [s] 1 145 2 150 3 153 4 146 1 148 2 151 3 148 4 144 1 140 2 143 3 150 4 149 1 152 2 148 3 150 4 147 1 149 2 145 3 144 4 148 Tiempo de descarga promedio 147,5 Tabla 5.4 Resultados de tiempos en el trasvase de thinner de tanques a tambores. 111 Estos resultados indican que en el trasvase de tanques a tambores utilizando thinner, el tiempo fue mayor que cuando se realizó la prueba utilizando agua. Sin embargo, en los últimos 15 segundos de descarga se tuvieron goteos debido a la construcción plana de la base del tanque. Con esta prueba se determinó el tiempo de descarga para la correspondiente programación en el PLC. 5.5 PRUEBAS DE SOFTWARE 5.5.1 COMUNICACIÓN PLC-COMPUTADOR Luego de realizar la conexión entre el computador y el PLC con el software WAGO BOOTP SERVER siguiendo los pasos descritos en el Capítulo 4, se verificó el funcionamiento de entradas y salidas del PLC. Para esto se realizó un programa sencillo en el software CODESYS que permita desde el computador activar una salida física del PLC y mediante una entrada del PLC activar un indicador en la pantalla del CODESYS. Con estas pruebas se comprobó que efectivamente se tenía comunicación. 5.5.2 PRUEBA DEL SOFTWARE DEL PLC El software CODESYS posee una herramienta de simulación para visualizar la lógica del programa realizado, con lo que se comprobó la lógica de control del proceso. Una vez programado el PLC, se verificó su funcionamiento observando los leds indicadores de las entradas y salidas del PLC. 112 Figura 5.3 Simulación del programa del PLC 5.5.3 PRUEBAS DEL HMI En el software LABVIEW se desarrolló un programa sencillo para la escritura y lectura de entradas y salidas del PLC, cuyos resultados fueron: La lectura de los registros del PLC es directa, ya que en el LABVIEW se direcciona el registro que se desea leer, sea entrada o salida, y se visualiza sin ningún inconveniente. En cambio, para activar una salida del PLC directamente desde el LABVIEW, no es posible hacerlo escribiendo sobre la dirección del registro de la salida. Para activar una salida, primeramente se escribe sobre un registro del PLC y mediante programación interna del PLC se compara este valor con otro que al ser iguales consigue activar la salida. Una vez desarrollado el HMI correspondiente al proceso, funcionamiento del proceso. se comprobó el mismo observando en la pantalla el funcionamiento del 113 5.6 PRUEBAS DE LLENADO DE THINNER EN LOS TAMBORES Esta prueba se realizó una vez que los tanques fueron calibrados para contener 50 galones, que es la cantidad que Pinturas Cóndor comercializa. ! Primero se obtuvo la tara de los 40 tambores vacíos utilizando la balanza. ! Se hizo funcionar el nuevo sistema de control para llenar los tambores. ! Cada cinco tambores llenos, se tomó una muestra de 100 ml de uno de los tambores para calcular la densidad. 5.6.1 CALCULO DE LA DENSIDAD DE THINNER Para calcular este valor se sutilizó una balanza con una precisión de 0.01% y una probeta. Sobre la balanza se colocó la probeta y se enceró la balanza para que no influya en la medición. Luego se la llenó con 100 ml de thinner y se midió la masa de esta cantidad. Ejemplo de cálculo: m V 78,18 g *" " 0,7818 g / ml 100 ml *" Después, cada tambor envasado se lo llevó a la balanza para determinar la masa del tambor lleno. La masa de producto se obtuvo restando la masa del tambor lleno menos la masa del tambor vacío. En esta prueba se envasaron 20 tambores utilizando el thinner tipo 103 SM que pertenecen al lote No.: 39064246. También se envasó 20 tambores pertenecientes al lote Nº 39064987 del mismo tipo de thinner. Los resultados se resumen en la Tabla 5.4.y Tabla 5.5 114 Número de ciclo 1 2 3 4 Numero de Fila o Tanque Densidad [kg /l] Tara de tambores [kg] Tambor + producto [kg] Peso producto [kg] 1 0,7818 15.6 163.2 147.6 2 0,7818 21.8 171.2 149.4 3 0,7818 18.2 167.4 149.2 4 0,7818 19.6 170.0 150.4 5 0,7818 17.4 167.2 149.8 1 0.7821 17.6 164.6 147.0 2 0.7821 17.6 166.0 148.4 3 0.7821 16.0 164.6 148.6 4 0.7821 16.8 165.6 148.8 5 0.7821 16.4 163.2 146.8 1 0.7820 19.2 167.0 147.8 2 0.7820 16.0 164.8 149.0 3 0.7820 16.8 164.8 148.0 4 0.7820 18.0 165.2 147.2 5 0.7820 14.2 162.8 148.6 1 0.7819 18.2 166.6 147.8 2 0.7819 16.4 164.8 148.4 3 0.7819 17.8 166.0 148.2 4 0.7819 17.6 165.6 148.0 5 0.7819 21.0 170.0 149.0 Tabla 5.4 Resultados obtenidos en el proceso de llenado con thinner. Número de ciclo 5 Numero de Fila o Tanque Densidad [kg /l] Tara de tambores [kg] Peso Tambor + producto [kg] Peso producto [kg] 1 0,7830 17.6 167.8 150.2 2 0,7830 16.8 166.2 149.4 3 0,7830 16.4 164.8 148.4 4 0,7830 18.2 166.2 148.2 5 0,7830 17.6 165 147.4 115 Número de ciclo Densidad [kg /l] Tara de tambores [kg] Peso Tambor + producto [kg] Peso producto [kg] 1 0,7835 17.6 167.2 149.6 2 0,7835 ------- ------- ------- 3 0,7835 ------- ------- ------- 4 0,7835 ------- ------- ------- 5 0,7835 16.6 164.6 148.0 1 ------- ------- ------- ------- 2 ------- ------- ------- ------- 3 ------- ------- ------- ------- 4 ------- ------- ------- ------- 5 ------- ------- ------- ------- 1 ------- ------- ------- ------- 2 ------- ------- ------- ------- 3 ------- ------- ------- ------- 4 ------- ------- ------- ------- 5 ------- ------- ------- ------- Numero de Fila o Tanque 6 7 8 Tabla 5.5 Resultados obtenidos en el proceso de llenado con thinner. En el caso del lote Nº 39064987 se llenaron 20 tambores pero solo se comprobaron 7 de ellos, debido a falta de tiempo, ya que se terminó el turno de los operadores. Los resultados obtenidos para cada uno de los tanques se muestran en las siguientes tablas. FILA o TANQUE 1: Nº Ciclo 1 2 3 4 5 6 Densidad Valor de Masa Valor de masa calculada referencial de producto [kg /l] [kg] [kg] % Error 0,7818 147,96 147,6 -0,24 0,7821 148,01 147 -0,68 0,782 147,99 147,8 -0,13 0,7819 147,97 147,8 -0,12 0,783 148,18 150,2 1,36 0,7835 148,28 149,6 0,89 Tabla 5.6Resultados obtenidos para el Tanque 1. 116 FILA o TANQUE 2: Densidad Valor de Masa Valor de masa calculada referencial de producto [kg /l] [kg] [kg] % Error 0,7818 147,96 149,4 0,98 0,7821 148,01 148,4 0,26 0,782 147,99 149 0,68 0,7819 147,97 148,4 0,29 0,783 148,18 149,4 0,82 Nº Ciclo 1 2 3 4 5 Tabla 5.7 Resultados obtenidos para el Tanque 2. FILA o TANQUE 3: Densidad Valor de Masa Valor de masa calculada referencial de producto [kg /l] [kg] [kg] % Error 0,7818 147,96 149,2 0,84 0,7821 148,01 148,6 0,40 0,782 147,99 148 0,00 0,7819 147,97 148,2 0,15 0,783 148,18 148,4 0,15 Nº Ciclo 1 2 3 4 5 Tabla 5.8 Resultados obtenidos para el Tanque 3. FILA o TANQUE 4: Densidad Valor de Masa Valor de masa calculada referencial de producto [kg /l] [kg] [kg] % Error 0,7818 147,96 150,4 1,65 0,7821 148,01 148,8 0,53 0,782 147,99 147,2 -0,54 0,7819 147,97 148 0,02 0,783 148,18 148,2 0,01 Nº Ciclo 1 2 3 4 5 Tabla 5.9 Resultados obtenidos para el Tanque 4. FILA o TANQUE 5: Nº Ciclo 1 2 3 4 5 Valor de Masa Valor de masa Densidad de producto referencial calculada [kg] [kg] [kg /l] % Error 0,7818 147,96 149,8 1,25 0,7821 148,01 146,8 -0,82 0,782 147,99 148,6 0,41 0,7819 147,97 149 0,69 0,783 148,18 147,4 -0,53 Tabla 5.10 Resultados obtenidos para el Tanque 5. 117 Al principio, el valor de la masa de los tambores envasados estaba fuera del rango permitido; es decir, tenían un volumen mayor a los 50 galones o en otros casos les faltaba. Por esto, luego de cada ciclo se iba calibrando el nivel de thinner utilizando el volante, en los tanques donde era necesario. Para los últimos ciclos disminuyó el error ya que se iba mejorando la calibración, con la cual se consiguió estar dentro del 1% de error permitido, que en promedio equivale a ± 1,4 kg. 5.7 PRUEBAS DE LOS DISEÑOS PARA REDUCIR LOS RIESGOS ERGONÓMICOS EN EL PROCESO Con los 60 m de riel disponibles se realizaron pruebas para movilizar los tambores y almacenarlos. Primero se colocó 6 rieles de 10 m con una inclinación de 1º. Para poder movilizar una paleta por cada surtidor, los rieles se colocaron a una distancia que sirva de apoyo para dos paletas, como se muestra en la Figura 5.4 Tanques Paletas Flujómetros Rieles Tambores Paleta Rieles Figura 5.4 Utilización de rieles 118 Al tener los rieles compartidos, las cinco paletas junto con los tambores ya envasados debían ser deslizadas todas a la vez. Cada paleta con los 4 tambores tiene una masa de 800 kg aproximadamente, por lo que se necesitaba empujar a todo el grupo entre dos o tres personas para iniciar el movimiento. Además, cada paleta debía estar bien centrada entre los rieles ya que de lo contrario se trababa la paleta y por ende todo el conjunto. Con este sistema, deslizar una paleta no se podía ya que una segunda paleta también se apoyaba en el mismo riel, impidiendo girar a los rodillos. Entonces se decidió utilizar 2 rieles para una paleta en forma independiente. En este caso se requería de menor fuerza para empujar cada paleta para iniciar el movimiento sobre los rodillos y se lograba que las paletas lleguen hasta el final de las rieles, quedando ya almacenadas. Sin embargo, debido a que los rodillos están muy separados entre sí, las paletas tendían a trabarse, requiriendo un mayor esfuerzo por parte de los operadores. Por todos estos inconvenientes se optó por llenar los tambores sin utilizar las paletas de madera, es decir, directamente sobre las rieles, pero, debido a que los 6 rieles existentes no alcanzaban para almacenar un lote completo y, sobre todo, que necesariamente el operador debía paletizar los tambores, las rieles fueron retiradas del lugar. El llenado se lo hace con tambores sobre paletas, y el transporte de éstas se la realiza con una carretilla hidráulica, debido a esto el proceso continuo se detiene cada vez que se deba retirar las paletas. 5.7.1 EVALUACIÓN ERGONÓMICA DEL PUESTO DE TRABAJO DEL ENVASADO DE THINNER Para el diseño explicado en el Capítulo 3, utilizando los rieles y elevador hidráulico, el operador no realiza ninguna actividad riesgosa, por lo que la carga física se reduce a un valor de cero. 119 En vista de que no se implementará este diseño hasta que Pinturas Cóndor tenga los recursos económicos necesarios, como una solución rápida, se adquirió una carretilla hidráulica para el transporte y almacenamiento de tambores envasados. Utilizando este método, el índice de carga estática disminuye de un valor de 5 a 3 y la carga dinámica se mantiene en un valor de 10. Esta evaluación ergonómica se detalla en el Anexo D. 5.8 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DE PROCESO CONTINUO Para optimizar el tiempo de envasado de tanques se pensó en un proceso continuo. Se realizaron dos tipos de pruebas para verificar que efectivamente se reduce el tiempo de envasado. La primera prueba fue simulando el proceso de envasado con el software CoDeSys, y la segunda prueba se la realizó de manera real en el proceso. 5.8.1 FUNCIONAMIENTO CONTINUO SIMULADO Gracias al software WAGO CoDeSys, fue posible simular el proceso mediante una interfaz gráfica, en donde se puede accionar los pulsadores y ver el funcionamiento del proceso. La pantalla de la simulación se puede observar en la Figura 5.3. Los resultados obtenidos con la simulación son los siguientes tiempos: ! Tambor 1 llenado en 210 s (50 s de carga + 10 s de nivelación + 150 s de descarga) ! Tambor 2 llenado en 60 s ! Tambor 3 llenado en 60 s ! Tambor 4 llenado en 60 s ! Tambor 5 llenado en 60 s ! Tambor 160 llenado en 60 s 120 Tiempo total de llenado =210 s + (159*60 s) = 9750 s Tiempo total de llenado = 163,5 min = 2 horas con 42 minutos y 30 segundos Es decir que aproximadamente el tiempo total de envasado se reduce de 6 a 3 horas. Una vez que se inicia el proceso, toma 210 s en obtener el primer tambor lleno, porque 50 s se demora en llenarse el tanque, 10 s en nivelarse para obtener 50 galones y 150 s en el trasvase al tambor. A partir del segundo tambor cada 60 s se tiene un tambor lleno. 5.8.2 FUNCIONAMIENTO CONTINUO REAL Para realizar esta prueba se envasaron los tambores sobre las paletas. Al tener 5 surtidores, se tiene 5 paletas, y en cada paleta caben 4 tambores; es decir, que en total se tiene 20 tambores. Para esta prueba se tuvieron los siguientes resultados de tiempo. ! Tambor 1 llenado en 210 s (50 s de carga + 10 s de nivelación + 150 s de descarga) ! Tambor 2 llenado en 60 s ! Tambor 3 llenado en 60 s ! Tambor 4 llenado en 60 s ! Tambor 5 llenado en 60 s ! Tambor 20 llenado en 60 s Tiempo de llenado en 20 tambores = 210 s + (19*60 s) = 1350 s Tiempo de llenado en 20 tambores = 1350 s 121 Para un lote de 160 tambores = 8*T20-tambores = 8*1350 s = 10800 s Para un lote de 160 tambores = 180 minutos = 3 horas Se comprobó que el tiempo total de envasado se reduce a 3 horas. Cuando se detiene el proceso y se inicia nuevamente, toma 210 s en obtener el primer tambor lleno, porque 50 s se demora en llenarse el tanque, 10 s en nivelarse para obtener 50 galones y 150 s en el trasvase al tambor. A partir del segundo tambor cada 60 s se tiene un tambor lleno. El envasado se lo realizó colocando los tambores directamente sobre los rieles disponibles, en los cuales se deslizaban los tambores envasados. Es decir, mientras se envasaba, también se transportaba, eliminando el tiempo de transporte y almacenamiento. El costo del proyecto tubo un valor de 20000 dólares y como beneficio se aumenta la producción al doble, ya que de un lote que se lo realizaba antes en 6 horas, ahora se lo realiza en 3 horas. Con las pruebas realizadas y con los resultados obtenidos, se determinó que el nuevo sistema para el proceso de envasado optimiza el tiempo de envasado y alivia sustancialmente el esfuerzo físico que realiza el operador, siempre y cuando se implemente el diseño con los 10 rieles con rodillos y el elevador hidráulico. CAPITULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 123 CAPITULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De los resultados obtenidos se pueden extraer las conclusiones siguientes: 6 6.1 CONCLUSIONES ! Para optimizar el tiempo del proceso de envasado se eliminó tiempos muertos, reduciendo de 6 horas a 3 horas el tiempo utilizado para llenar un lote de 158 tambores, mediante un envasado continuo con varios surtidores. Sin embargo, estos resultados se pueden alcanzar si este sistema de envasado es complementado con la implementación del sistema de rieles para movilizar los tambores llenos y la construcción de un elevador hidráulico para trasladar los tambores a los camiones. ! En vista de que no se dispone de un sensor para medir el volumen de thinner requerido, la calibración para que los tambores se llenen con 50 galones se realizó en forma manual, por lo que fue necesario realizar varias pruebas hasta obtener valores de volumen dentro del rango permisible de error. ! La comprobación de la cantidad de thinner en los tambores llenados con el nuevo sistema, se lo hizo mediante la masa y la densidad del mismo. Por lo mismo, se puede concluir que los tambores si se llenan con cantidades correctas. ! El thinner es un líquido inflamable cuyos vapores producidos forman con el aire mezclas inflamables o explosivas que pueden alcanzar fuentes de ignición distantes, razón por la cual todos los equipos eléctricos que se van a utilizar deben ser intrínsecamente seguros; es decir, equipos que bajo condiciones normales o anormales de operación, no liberen energía eléctrica 124 o térmica suficiente para propiciar la combustión de la mezcla inflamable cercana. ! Se implementó un sistema de control electro - neumático en lugar de utilizar equipos a prueba de explosión. La parte eléctrica se colocó en una zona segura o menos peligrosa mientras que en la zona de riesgo se colocó válvulas con actuador neumático y un tablero con elementos de maniobra completamente neumáticos para controlar el proceso, eliminando de esta forma cualquier fuente de ignición. ! El nuevo sistema implementado solo puede ser utilizado para llenar thinner proveniente del MEGALOTE, ya que, es en éste tanque donde se elabora producto en grandes cantidades. Por lo tanto, cuando se requiere llenar tambores con thinner proveniente de los tanques I-27 ó MQ-55 se utilizará el sistema anterior, tomándose en cuenta que estos tanques son utilizados de vez en cuando para elaborar thinner en menor cantidad. ! Para automatizar un proceso se debe analizar todos los subprocesos involucrados, ya que éstos pueden verse afectados de una manera positiva o negativa. Por lo que si no se hace esta observación y el resultado es negativo, puede ocasionar conflictos, no sólo con el proceso sino también con los operadores, que al verse afectados sentirán inconformidad con el proyecto. ! La opinión de los operadores es de gran importancia, ya que, a pesar de que los estudiantes o inclusive personal con experiencia en un área determinada puedan tener todos los conocimientos, el operador es quien día a día trabaja en el proceso, y puede tener ideas muy simples para mejorar el proceso sin la necesidad de hacer una gran inversión para la automatización. ! Con respecto al mejoramiento ergonómico, si se utiliza la carretilla hidráulica para trasladar la paleta con los cuatro tambores llenos, el valor de la variable carga estática se disminuye de 5 a un valor de 3 y la variable carga dinámica se mantiene en un valor de 10, lo cual indica que, a pesar de que se redujo la carga estática, operador. esta actividad aún sigue siendo nociva para la salud del 125 ! Con la implementación del diseño para reducir el esfuerzo físico del operador con rieles y el elevador hidráulico, la carga dinámica y estática tendrán un valor cero. Con esto se evitará que los operadores que utilizan el proceso sufran lesiones a corto o largo plazo. ! De los resultados globales obtenidos se puede concluir que el proyecto cumplió con sus expectativas y las de los directivos de Pinturas Cóndor. De la experiencia adquirida durante la realización de este proyecto es posible formular las recomendaciones siguientes. 6.2 RECOMENDACIONES ! El sistema funciona correctamente, sin embargo, para hacer el sistema más confiable y seguro a largo plazo, se recomienda utilizar sensores de nivel en cada uno de los tanques ya que, al utilizar sensores no se envasaría los tanques en base a tiempos, eliminando así, imprecisiones como el caudal que proporciona la bomba, no exista caídas de presión de aire para la correcta apertura y cierre de válvulas, además que con los sensores de nivel, se puede controlar cualquier nivel del tanque, y no restringirlo únicamente al valor actual de 50 galones. También se podría utilizar el sistema para cualquier tipo de thinner, sin importar el tanque donde fue producido MEGALOTE, I-27 o MQ55. Por último, se eliminaría la bomba para retornar los excedentes al MEGALOTE; es decir, ya no se tendría el consumo de energía de ésta bomba en el proceso. ! Para mejorar las condiciones de trabajo del operador para éste proceso, se recomienda implementar el diseño en base a rieles y elevador hidráulico (descrito en el Capítulo 3), ya que así el operador no realizaría ningún esfuerzo físico que atente contra su salud y seguridad, además de que se optimizará el tiempo del proceso de envasado. 126 ! Es recomendable construir los cinco tanques con base cónica, para garantizar que se trasvase todo su contenido en los tambores y en menor tiempo. ! Se recomienda construir un dique alrededor del tanque de excedentes para que, en caso que exista un reguero en el tanque, evitar contaminar el suelo. Además se debe colocar un sensor que permita controlar el nivel de thinner en el tanque con el PLC. ! También se debe proteger la tubería por la cual se retorna el thinner al MEGALOTE para que no se dañen. ! Si bien la cantidad de thinner ya no depende de la visualización por parte del operador, es importante que mantenga la debida atención al cambiar las mangueras de un tambor a otro para evitar que se produzca derrames de thinner y por ende algún accidente. ! En vista de que el control para este nuevo sistema es neumático, se recomienda mejorar la calidad del aire de la planta para evitar que los dispositivos neumáticos se dañen en corto tiempo, ya que es muy húmedo. ! Utilizando la carretilla hidráulica se recomienda mantener al piso en buenas condiciones para que el operador no realice un mayor esfuerzo al mover las paletas con la carretilla. ! Se recomienda que la Escuela Politécnica Nacional procure involucrar en este tipo de proyectos a más estudiantes, por el enorme beneficio que se puede obtener al resolver problemas industriales reales. 127 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ! ASSISTECH, Válvulas de asiento con actuador neumático, 2009 ! CREUS SOLE, Antonio. Instrumentación Industrial. Ediciones Alfaomega. México. 1992 ! CHINER DASÍ, Mercedes. Laboratorio de Ergonomía. Ediciones Alfaomega. 2004. ! INSETEC, Modular I/O System ETHERNET TCP/IP 750-841 Manual, 2003 ! INSETEC, Manual Herramienta de programación WAGO – I/O PRO 32, 2003 ! INSETEC, Convertidores de presión N/E FESTO, 2008 ! NATIONAL INSTRUMENTS, Manual de usuario Labview, 2003 ! http: //www.festo.com ! http: //www.librospdf.net/seguridad-en-electricidad estática ! http: //www.industriascemu.com ! http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/ ! http: //www.interroll.com 128 ANEXOS ANEXO A PLANOS ANEXO B DATOS TÉCNICOS ANEXO B1 DATOS TÉCNICOS: PLC WAGO 750-841 Anexo B1 – Datos técnicos: PLC WAGO 750-841 Anexo B1 – Datos técnicos: PLC WAGO 750-841 Anexo B1 – Datos técnicos: PLC WAGO 750-841 Anexo B1 – Datos técnicos: PLC WAGO 750-841 ANEXO B2 DATOS TÉCNICOS: Válvula de paso inclinado Anexo B2 – Datos técnicos: Válvula de paso inclinado Anexo B2 – Datos técnicos: Válvula de paso inclinado Anexo B2 – Datos técnicos: Válvula de paso inclinado Anexo B2 – Datos técnicos: Válvula de paso inclinado ANEXO C MANUAL DE USUARIO ANEXO C – MANUAL DE USUARIO AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE ENVASADO DE THINNER MANUAL DE USUARIO TABLA DE CONTENIDO OBJETIVO……………………………………………………………………............ 1 ALCANCE………………………………………………………………………............ 1 DESCRIPCIÓN GENERAL ……………..……………………………...... 1 DESCRIPCIÓN TABLERO DE CONTROL…...………………….............................1 CONDICIONES INICIALES …………………………………………………….. 3 PASOS PARA EL PROCESO DE ENVASADO ...............…………………..………3 CASOS FORTUITOS……………………………………...…………………….………6 HMI………………………….………..……………………...…………………….………7 ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 1 MANUAL DE USUARIO OBJETIVO El presente documento tiene por objeto describir las especificaciones que se deben cumplir en el procedimiento de operación para el envasado de thinner. ALCANCE Detallar el procedimiento de operación del sistema para garantizar que el envasado de thinner cumpla con sus objetivos: Aumentar la producción y disminuir el esfuerzo físico del operador. DESCRIPCION GENERAL El proceso de envasado de thinner consiste en tener 5 tanques ubicados en la parte superior, desde los cuales se descarga a cada uno de los tambores, una vez que cada tanque se haya llenado con el volumen correcto. Para controlar el llenado de estos tanques se dispone de 10 válvulas electroneumáticas con las que se controla el ingreso y descarga de thinner. Junto a estas válvulas también se tiene válvulas manuales que serán utilizadas por el operador en caso de ser necesario. Se dispone de un tablero neumático con el cual se controla el proceso de envasado. DESCRIPCIÓN TABLERO DE CONTROL O TABLERO NEUMÁTICO Para la operación del proceso se dispone de un tablero de control ubicado en un lugar accesible al operador. En éste se encuentran ubicados 5 visores, 8 pulsadores y un pulsante tipo hongo, todos neumáticos. Como se indica en la Figura 1. ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 2 PULSANTE TIPO HONGO PULSANTES VISORES Figura 1. Tablero de Control PE: Pulsante de EMERGENCIA. PM: Pulsante de MARCHA. PP: Pulsante de PARO. PB: Pulsante de BANDA TRANSPORTADORA. 1:Pulsante 1 y Visor 1 2:Pulsante 2 y Visor 2 3:Pulsante 3 y Visor 3 4:Pulsante 4 y Visor 4 5:Pulsante 5 y Visor 5 Pulsante 1, 2, 3, 4, 5: cada uno de estos pulsadores se utiliza para controlar la descarga de thinner en los tambores en la respectiva fila por la tanto deben ser presionados después de que el operador coloque la manguera en un tambor vacío para realizar la descarga. Además, junto a cada pulsante utilizado para visualizar la descarga se tiene una luz piloto neumática para verificar que el pulsante fue presionado correctamente. En caso de que el visor no se active, el operador debe volver a presionar el pulsante respectivo. ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 3 Las siguientes son las válvulas que se abren o se cierran durante el proceso de envasado de thinner. ! VC1 (Válvula para el ingreso de thinner al tanque T1) ! VC2 (Válvula para el ingreso de thinner al tanque T2) ! VC3 (Válvula para el ingreso de thinner al tanque T3) ! VC4 (Válvula para el ingreso de thinner al tanque T4) ! VC5 (Válvula para el ingreso de thinner al tanque T5) ! VD1 (Válvula para descarga de thinner desde el T1) ! VD2 (Válvula para descarga de thinner desde el T2) ! VD3 (Válvula para descarga de thinner desde el T3) ! VD4 (Válvula para descarga de thinner desde el T4) ! VD5 (Válvula para descarga de thinner desde el T5) También en el sistema trabaja con 2 bombas: ! B1 o bomba de carga: Bomba utilizada para llenar los tanques, funciona mediante el PLC (bomba de Megalote) ! B2 o bomba de retorno: Bomba utilizada para retornar los excedentes de thinner desde el Tanque de EXCEDENTES almacenamiento hacia el tanque de MEGALOTE. Funciona desde el PLC y se activará al mismo tiempo que B1 a partir de haber llenado 20 tanques. Esta bomba es la que se utiliza en el BATCHELOR o MQ-55. CONDICIONES INICIALES ! Abrir y cerrar válvulas manuales: ! Abrir válvula de paso de thinner (ubicada a 3 m sobre el indicador de peso). ! Abrir válvulas de retorno de excedentes (la primera ubicada bajo el tanque de excedentes, la segunda ubicada antes de la bomba del Batchelor y la tercera después de la bomba del Batchelor). ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 4 ! Cerrar válvulas de paso al tanque Batchelor. ! Verificar que las válvulas de carga usadas con la balanza estén cerradas. ! Verificación de presión de aire no menor a 3 bar, para la activación de válvulas y visores neumáticos, observando el presóstato de la unidad de mantenimiento. ! Verificar que las válvulas manuales de carga y descarga estén abiertas. Y si alguna fila está inhabilitada o no está en uso, se debe mantener cerradas válvulas (ver casos fortuitos). PASOS PARA REALIZAR EL ENVASADO 1. Ingresar datos en la HMI del computador. 2. Ubicar las paletas debajo de cada tanque y sobre estas los tambores, (al menos un tambor en cada paleta para iniciar el proceso) 3. Colocar cada manguera en cada tambor y conectar la pinza de tierra en los mismos. 4. Presionar el pulsante de marcha PM y a continuación el pulsante 1 para dar inicio al llenado de los TANQUES. 5. Presionar los pulsantes 2, 3, 4 y 5 para indicar que ya se ha colocada la manguera en un tambor vacío, por lo tanto se puede realizar la descarga al mismo. Al accionar cada pulsante se debe activar su respectivo indicador, si el indicador no se activa se debe volver a presionar el pulsante. 6. El llenado de los TANQUES es automático, se llena uno a la vez en forma secuencial. Luego de que cada TANQUE se llena, la válvula de ingreso al mismo se cierra y se abre la válvula para la descarga y se enciende el indicar respectivo a la fila que se está descargando. 7. Después de que se ha descargado el thinner del TANQUE, el indicador neumático comenzará a parpadear, es decir se activa y desactiva; esta señal indica que el operador ya puede cambiar la manguera a otro tambor vacío. 8. Luego de retirar la manguera del tambor lleno tapar inmediatamente dicho tambor y a continuación colocar la manguera en un tambor vacío sin olvidarse de conectar la pinza de tierra. ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 9. Después de realizar el cambio 5 de manguera a otro tambor vacío, el operario debe presionar el pulsante correspondiente al TANQUE con el que está trabajando. Esto significa que si cambia la manguera del TANQUE 1, tendrá que activar el pulsante P1 y lo mismo para el resto de TANQUES. Es importante señalar que al inicio del proceso o cuando se inicie nuevamente luego de que éste se haya detenido, tomará unos 210 s hasta que el primer tambor se haya envasado. Esto se debe a que 50 s se demora en llenarse el tanque, 10 segundo en nivelarse el volumen, y 150 s en el trasvase al tambor. Luego de lo cual aproximadamente cada minuto se envasará el siguiente tambor, con lo cual se consigue un proceso continuo. Una vez que ya estén llenos los 4 tambores de todas las paletas, mover la paleta con ayuda de la carretilla hidráulica. El Pulsante de paro PP, sirve para detener el proceso, es decir, se apagan las bombas y se cierran válvulas abiertas. Para reiniciar el proceso se debe presionar el pulsante de marcha PM, y el proceso comenzara en las mismas condiciones en las que fue detenido, es decir, que las válvulas que estuvieron abiertas se abrirán nuevamente, y si las bombas estuvieron encendidas, también se encenderán. En caso de emergencia presionar el pulsante de EMERGENCIA PE, el mismo que apagará todo el proceso (apagará bombas y cerrará válvulas) de la misma forma que el pulsante de Paro. La única diferencia es que por ser un pulsante tipo hongo es de mayor facilidad para presionarlo, además una vez presionado se queda enclavado. Para desenclavarlo, se tiene que girar el hongo hasta que se desenclave. El pulsante de banda transportadora, sirve para activar y desactivar la banda transportadora, con la cual se acerca los tambores vacíos por las rieles al área de envasado. Para poder activar la banda se presiona una vez el pulsante PB y si se presiona una segunda vez el pulsante PB se desactivara la banda. ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 6 CASOS FORTUITOS - Cuando un tambor esté roto: En caso de que un tambor esté roto y exista fuga de thinner al momento de ser envasado, el operador deberá detener el proceso presionando el pulsante de paro PP, a continuación debe retirar el tambor roto e inhabilitar momentáneamente la válvula de descarga correspondiente al tambor en mal estado. Para inhabilitar ésta válvula, se debe presionar por 10 segundos el pulsante correspondiente a la fila del tambor dañado o hasta que el indicador de la fila se apague. Cuando el indicador de la fila se apaga se asegura que efectivamente se ha deshabilitado la válvula de descarga y se puede reiniciar el proceso con el pulsante de marcha PM. Al empezar un nuevo ciclo, la válvula inhabilitada volverá a funcionar normalmente. - Inhabilitar una fila o tanque del proceso: En el caso de que una válvula de carga o descarga de Thinner esté en mal estado, se puede inhabilitar la fila correspondiente a ésta válvula para que el proceso funcione con 4 filas o tanques, hasta que se haga el mantenimiento o cambio de válvula. Para inhabilitar la fila se presiona simultáneamente el pulsador de paro PP y el pulsante de la fila a inhabilitar, por ejemplo: Para inhabilitar la fila 3, se presiona PP y a la vez se presiona P3. Luego de ésta operación, durante todo o el resto del proceso se trabajará con las filas 1, 2, 4 y 5. Para continuar con el proceso se debe presionar el pulsante de marcha PM. Para habilitar la fila se presiona simultáneamente el pulsador PM y el pulsante de la fila a habilitar, para el ejemplo anterior, se debe presionar el pulsante PP y a la vez se presiona P3. ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 7 HMI En la pantalla de bienvenida dar click sobre el botón “IR A PROCESO” Figura 2. Pantalla de Bienvenida En la ventana HMI, dar click sobre el botón “LOGIN” para ingresar a la cuenta de usuario, e ingresar los datos correspondientes al user name y al password Figura 3. Pantalla del proceso de envasado ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 8 Figura 4. Ventana de ingreso de usuario y clave Una vez que se ingrese el LOGIN aparecerá un botón de ingreso de datos en la ventana HMI, en la parte inferior izquierda. Figura 5. Botón para Ingresar datos Al dar un click sobre éste botón aparecerá una ventana para ingresar los datos correspondientes al lote para el envase. Figura 6. Ventana de Ingreso datos ANEXO C – MANUAL DE USUARIO 9 Finalmente dar click en OK, para poder supervisar y llevar un registro del proceso, también el operador podrá visualizar los datos ingresados. Los supervisores pueden acceder a los registros de los lotes envasados y supervisados en la HMI, al hacer click sobre “VER REGISTROS” en la pantalla de bienvenida. Figura 6. Ventana de Reportes ANEXO D EVALUACIÓN ERGONÓMICA ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA 1 EVALUACIÓN ERGONÓMICA La evaluación ergonómica se realizó con la ayuda del departamento de seguridad de Pinturas Cóndor, utilizando el software e-Lest. A continuación se describen las ventanas con los campos que deben ser llenados, para evaluar un puesto de trabajo en una industria. CARGA FÍSICA: Dentro de ésta ventana se puede ingresar a la siguiente ventana que permite seleccionar las diferentes posturas adoptadas al realizar una actividad. ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA ENTORNO FÍSICO 2 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA Entorno Físico - Ambiente Térmico Entorno Físico - Ambiente Luminoso 3 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA Entorno Físico - Ruido Entorno Físico - Vibraciones 4 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA CARGA MENTAL Carga mental – Repetitividad Carga mental – Presión de tiempos 5 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA Carga mental – Atención Carga mental – Complejidad 6 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA ASPECTOS PSICOSOCIALES (I) Aspectos psicosociales - Iniciativa Aspectos psicosociales – Comunicación con los demás trabajadores 7 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA ASPECTOS PSICOSOCIALES (II) Aspectos psicosociales – Relación con el mando y status social TIEMPOS DE TRABAJO 8 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA 9 Analizando el sistema utilizando la carretilla hidráulica como medio de transporte para trasladar los tambores llenos, y bajo los criterios del departamento de seguridad, se ingresaron los datos en cada una de las siguientes ventanas del programa e-Lest. Ventana Carga Física: Ventana Entorno Físico ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA Ventana Carga Mental Ventana Aspectos Psicosociales (I) 10 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA Ventana Aspectos Psicosociales (II) Ventana Tiempos de Trabajo 11 ANEXO D – EVALUACIÓN ERGONÓMICA 12 Ventanas de resultados Lo cual indica que con el sistema utilizando la carretilla hidráulica la carga estática tiene un valor de 3 y la carga dinámica un valor de 10. Es decir, que ésta actividad sigue siendo nociva para el operador. ANEXO E FOTOGRAFÍAS DEL SISTEMA IMPLEMENTADO ANEXO E – FOTOGRAFÍAS DEL SISTEMA IMPLEMENTADO a) Sistema implementado en el área de envasado b) Ubicación de tablero de control o tablero neumático 1 ANEXO E – FOTOGRAFÍAS DEL SISTEMA IMPLEMENTADO c) Tablero Eléctrico y Electroneumático d) Ubicación de tableros y tanque de excedentes 2