Universidad Nacional Experimental del Táchira

Universidad Nacional Experimental del Táchira
Vicerrectorado Académico
Decanato de Docencia
Departamento de Ingeniería Electrónica
Trabajo de Aplicación Profesional
Pasantía Profesional
Actualización del control de temperatura del horno de revenido horizontal del área de
tratamiento térmico de la Empresa Gurimetal, Estado Táchira.
21/07/2012 - 09/11/2012
Autor: Villamizar Pérez, Julio Cesar
Cedula de Identidad: V-19.353.296
Correo Electrónico:[email protected]
Teléfono: 0426-2247554
Tutor: González Fernández, Tito Luis
Correo Electrónico:[email protected]
San Cristóbal, Noviembre 2012.
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Universidad Nacional Experimental del Táchira
Vicerrectorado Académico
Decanato de Docencia
Departamento de Ingeniería Electrónica
Trabajo de Aplicación Profesional
Pasantía Profesional
Actualización del control de temperatura del horno de revenido horizontal del área de
tratamiento térmico de la Empresa Gurimetal, Estado Táchira.
21/07/2012 - 09/11/2012
Autor: Villamizar Pérez, Julio Cesar
Tutor: González Fernández, Tito Luis
San Cristóbal, Noviembre 2012.
RESUMEN
Gurimetal C.A. es una industria del sector metalmecánico con más de veintidós años
de experiencia en el mercado especializada en la producción de resortes, formas de
alambre, piezas planas resortadas y no resortadas, procesos de inyección de plástico,
aluminio y baquelita. Actualmente la empresa posee dos hornos en el área de
tratamiento térmico destinados a aplicar un proceso conocido como revenido, el cual
proporciona un acabado de dureza y resistencia a las piezas de acero, uno de estos
hornos presenta problemas a la hora de realizar el control de la temperatura condición
indispensable para obtener un acabado de calidad en las pieza, esto es debido a que
presenta un control del tipo ON/OFF defectuoso, por tal motivo se requiere hacer una
actualización en el sistema de control de temperatura. El objetivo es proponer una
solución viable para la empresa implementando un nuevo sistema de control, que
optimice el proceso de revenido, indicándolas acciones que se deben realizar para
ejecutar la propuesta. Con una investigación del tipo proyectiva y explicativa se
plantea una solución que pretende dar respuestas al problema descrito y definir
acciones, procedimientos, normas y equipos que sirvan para implementar dicha
propuesta.
Palabras Claves: horno, revenido, dureza, resistencia, controlador, propuesta.
v
Dedicatoria
A mis padres Julio Villamizar y Herminia Pérez que hicieron que esto fuera
posible, apoyándome en todo lo que necesite para poder culminar mi carrera con
éxito.
A Gladys Esther González Medina, mi novia y amiga que siempre me ha
apoyado y ayudado sin importar las circunstancias, y sé que no lo va a dejar de hacer
jamás.
A mis amigos, y mas importante aun a Madeleim Gáfaro Gissett, mi mejor
amiga que me enseño muchas cosas importantes, ayudándome siempre en lo que
fuese necesario.
vi
Índice general
1.
2.
3.
Capitulo 1 .................................................................................................................... 1
1.1.
Introducción ......................................................................................................... 1
1.2.
Objetivo General .................................................................................................. 2
1.3.
Objetivos Específicos ........................................................................................... 2
1.4.
Justificación.......................................................................................................... 3
1.5.
Importancia .......................................................................................................... 4
1.6.
Alcance ................................................................................................................ 5
Capitulo 2 .................................................................................................................... 6
2.1.
Antecedentes ........................................................................................................ 6
2.2.
Bases Teóricas ...................................................................................................... 7
2.2.1.
Sistema de control ......................................................................................... 7
2.2.2.
Variable Controlada y Manipulada ................................................................ 7
2.2.3.
Perturbación .................................................................................................. 7
2.2.4.
Sistemas en lazo abierto ................................................................................ 7
2.2.5.
Sistemas de control en lazo cerrado o realimentados ...................................... 8
2.2.6.
Sensores y transmisores................................................................................. 8
2.2.7.
Control proporcional (P) ............................................................................... 9
2.2.8.
Control proporcional, integral (PI)................................................................. 9
2.2.9.
Control proporcional, derivativo (PD) ........................................................... 9
2.2.10.
Control proporcional, integral y derivativo (PID)......................................... 10
2.2.11.
Termopar .................................................................................................... 10
2.2.12.
Análisis Técnico Económico ....................................................................... 11
Capitulo 3 .................................................................................................................. 12
3.1.
Marco Metodológico........................................................................................... 12
3.2.
Tipo de investigación .......................................................................................... 12
3.3.
Diseño de investigación ...................................................................................... 12
3.3.1.
3.4.
Técnicas de recolección de datos ................................................................. 13
Fases del proyecto .............................................................................................. 13
vii
3.5.
4.
Plan de trabajo .................................................................................................... 14
Capitulo 4 .................................................................................................................. 16
4.1.
Desarrollo y resultados del plan de trabajo .......................................................... 16
4.1.1.
Investigación y evaluación de las características del horno .......................... 16
4.1.2.
Investigación y evaluación del estado actual del control de temperatura ....... 17
4.1.3.
Diseño de las propuestas de Control ............................................................ 19
4.1.4.
Analizar técnica y económicamente las propuestas con el fin de que la
gerencia seleccione la mejor de ellas. .......................................................................... 24
5.
Capitulo 5 .................................................................................................................. 36
5.1.
6.
7.
Discusión de resultados....................................................................................... 36
Capitulo 6 .................................................................................................................. 37
6.1.
Conclusiones ...................................................................................................... 37
6.2.
Recomendaciones ............................................................................................... 38
Referencias bibliográficas........................................................................................... 39
Anexos .............................................................................................................................. 41
Anexo A. Manual de configuración del controlador AI-518P .............................................. 42
Anexo B: Tabla de parámetros y símbolos del controlador AI-518P ................................... 52
viii
Índice de tablas
Tabla 1. Tipos de termopares.............................................................................................. 11
Tabla 2. Características generales de los controladores ....................................................... 25
Tabla 3. Características generales de los drivers ................................................................. 26
Tabla 4. Primer digito de protección IP contra cuerpos sólidos ........................................... 27
Tabla 5. Segundo digito de protección IP contra agua ......................................................... 28
Tabla 6. Costos controladores PID comerciales .................................................................. 30
Tabla 7. Costos drivers comerciales.................................................................................... 30
Índice de figuras
Figura 1. Diagrama de entradas y salidas de un sistema de control. ....................................... 7
Figura 2. Sistema de control en lazo abierto.......................................................................... 8
Figura 3. Sistema de control en lazo cerrado o realimentado. ................................................ 8
Figura 4. Plano eléctrico del horno. .................................................................................... 18
Figura 5. Distribución de dispositivos en el horno de revenido horizontal. .......................... 18
Figura 6. Diagrama general de funcionamiento con controlador PID comercial................... 20
Figura 7. Propuesta de conexión eléctrica. .......................................................................... 20
Figura 8. Watlow Serie F4.................................................................................................. 21
Figura 9. Ascon Gama M4. ................................................................................................ 22
Figura 10. Finglai Electric AI-518P. ................................................................................... 22
Figura 11. Watlow DIN-A-MITE C.................................................................................... 23
Figura 12. Ascon TH-A. ..................................................................................................... 23
Figura 13. Finglai Electric SSVR-TH3P90Y. ..................................................................... 24
Figura 14. Plano de conexión eléctrica del nuevo sistema de control. .................................. 33
Figura 15. Ubicación del controlador.................................................................................. 34
Figura 16. Ubicación del driver. ......................................................................................... 35
ix
Glosario
Horno: es un dispositivo que permite generar y mantener una energía
calorífica en un espacio determinado para este fin, con la menor perdida posible, la
energía de alimentación de un horno puede ser de distintas fuentes como la
combustión, radiación, o electricidad.
Controlador: instrumento electrónico que sirve para controlar un proceso
determinado.
Driver: permite el control de circuitos de potencia en procesos industriales,
con una señal de control de baja potencia.
Resistencia de Calefacción: son resistencias eléctricas que se calientan con el
paso de la corriente, utilizada de forma industrial para calentar distintos procesos.
Revenido: es un tratamiento térmico que se aplica a piezas de acero con el fin
de mejorar su dureza y resistencia mecánica.
Set Point: valor de referencia que sirve para ejecutar una acción determinada
en un proceso.
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