automatización del alimentador de una máquina de extrusión de

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
AUTOMATIZACION DEL ALIMENTADOR DE UNA
MAQUINA DE EXTRUSION DE PET
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION
PRESENTA
ADRIANA MONTSERRAT MURILLO ROMERO
FERNANDO EMMANUEL RAMÍREZ MIRANDA
ASESORES
DR. JAIME JOSE RODRÍGUEZ RIVAS
M.C. PEDRO FRANCISCO HUERTA GONZÁLEZ
MEXICO D.F. 2011
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y EL'ECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LOPEZ MATEOS" .
TEM A DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
POR LA OPCION DE TITULACION
DEBERA(N)DESARROLLAR
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION
TESIS COLECTIVA Y EXAM EN ORAL
C. ADRIANA MONTSERRAT MURILLO ROMERO
C. FERNANDO EMMANUEL RAMIREZ MIRANDA
PELLETS PARA
MEXICO D.F. A 9 DE MARZO DE 2011.
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DR. JAIM-­ JOSE RODRiGUEZ RIVAS
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JEF ,
EPARTAMEN 0 ACADEMICO DE
INGE ER A EN CONTROL Y AUTOMATIZACION
AGRADECIMIENTOS
“Tu deber es descubrir tu mundo
Y después entregarte con todo tu corazón”
Gracias a Dios y a mi madre ….
AMMR
“Gracias a Dios porque en mi vida ha puesto a una
familia que a pesar de los problemas siempre busca salir
adelante y GRACIAS antetodo por siempre estar
conmigo y darme todo su apoyo en todas las áreas de mi
vida y ahora poder llegar a concluir una de ellas…
Fernando E. Ramírez Miranda
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
ÍNDICE GENERAL
CAPITULO
Página
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN
1.1 objetivo general
1.2 objetivo específicos
1.3 justificación
1.4 antecedentes
1.4.1 generalidades de la automatización
CAPÍTULO 2 DESCRIPCIÓN FUNCIONAL
8
8
8
9
9
10
2.1 Descripción detallada de la maquina
11
2.2 Funcionamiento general de la maquina
2.2.1 Unidad de inyección
2.2.2 Descripción funcional
12
12
13
2.3 Unidad de cierre
2.3.1Generalidades
2.3.2 Descripción Funcional
2.3.3 Descripción del ciclo de cierre
2.3.4 Opción de transportador de moldes apilables
14
14
14
16
17
2.4 Enclavamiento de seguridad
2.4.1 Descripción del circuito
17
18
2.5 Sistema Neumático
2.5.1 Sistema de lubricación automática
2.5.2 Sistema de filtrado de aire
20
20
21
2.6 Sistema hidráulico
21
2.6.1 Bomba del sistema
2.6.2 Bomba del extrusor
2.6.3 Bomba del filtro
2.6.4 Motor del extrusor
2.6.5 Cilindro de la unidad
2.6.6 Cilindro del bloqueador
2.6.7 Cilindro de carrera del molde
2.6.8 Cilindro de inyección
2.6.9 Cilindro del carro
2.6.10 Cilindro obturador de la tobera
2.6.11Acumuladores
2.6.12Amortiguador de pulsación
2.6.13 Válvula de seguridad CEN
2.6.14 Sistema de filtrado
2.6.15Sistema de ventilación del tanque hidráulico
22
22
23
23
23
23
23
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24
24
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25
25
26
27
2
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
CAPÍTULO 3
TECNOLOGÍA PARA IMPLEMENTAR ENLA PROPUESTA DE AUTOMATIZACIÓN
3.1 Elevador de cangilones
29
3.1.1 Descripción general de un elevador de cangilones
3.1.1.1 Diseño del sistema
3.1.1.2 Transporte seguro
3.1.1.3 Diseño confiable
3.1.1.4 Fácil inspección
3.1.1.5 Propuestos abrasivos
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31
31
31
32
32
3.1.2 Elevador de cangilones propuesto
3.1.2.1 Manejo cuidadoso del producto
3.1.2.2 Construcción solida
3.1.2.3 Usos múltiples
34
34
34
35
3.1.3 Características del elevador de cangilones a emplear
36
3.1.4 Deposito en el alimentador de cangilones
37
3.2 Variador de frecuencia
3.2.1 Variador de CA de frecuencia ajustable PowerFlex 40
3.2.1.1 Temperatura ambiente de funcionamiento
3.2.1.2 Especificaciones, fusibles y disyuntores
3.3 Sensor ultrasónico
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39
39
39
41
3.3.1 Sensor ultrasonido del eco
42
3.3.2 Generalidades
42
3.3.3 Sensor de ultrasónico de largo alcance QT50U
3.3.3.1 Diagrama de cableado del sensor ultrasónico
3.3.3.2 Especificaciones
3.3.3.3 Dimensiones (mm)
3.3.3.4 Indicadores
3.4 PLC
3.4.1 PLC Micrologix 1100
3.4.1.1 Ventajas del Micrologix 1100
3.4.1.2 Descripción del controlador
3.4.1.3 Especificaciones generales del controlador
3.4.1.4 Especificaciones y certificaciones ambientales
3.4.1.5 Alimentación eléctrica y configuración de
E/S del controlador Micrologix 1100
3.4.1.6 Especificaciones de la fuente de alimentación
eléctrica del controlador Micrologix 1100
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50
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3
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.1.7 Especificaciones de las entradas digitales
del controlador Micrologix 1100
3.4.1.8 Especificaciones de las salidas digitales del
controlador Micrologix 1100
3.4.1.9 Especificaciones de las entradas analógicas
del controlador Micrologix 1100
3.4.1.10 Clasificación de los contactos de relé del
controlador Micrologix 1100
3.4.2 Módulo de expansión
3.4.2.1 Módulo de expansión 1760 IF20F2
3.4.2.2 Descripción del módulo de expansión
3.4.2.3 Especificaciones de los comunes de los
módulos de expansión analógicos.
3.4.2.4 Especificaciones de módulos de entradas
analógicas de expansión
3.4.2.5 Especificaciones del módulo de salidas
analógicas de expansión
3.4.2.6 Ensamblaje del sistema
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CAPÍTULO 4 DIAGRAMAS DE CONEXIÓN
4.1 Variador de frecuencia
4.1.1 Conexión a tierra típica
4.1.2 Desconexión de los varistores
4.1.3 Desmontaje de varistores entre fase y tierra
4.1.4 Bloque de terminales de conexión eléctrica
4.1.5 Condiciones de alimentación de entrada
4.1.6 Diagrama de bloque de cableado de control
4.1.7 Designaciones de terminales de E/S de control
59
59
59
59
60
61
62
63
4.2 Diagrama del plc
4.2.1 Cableado de los canales analógicos
65
65
4.3 Módulo de expansión
67
4.4 Diagrama de conexión del PLC con el variador
4.4.1 Diagrama de conexión del controlador Micrologix a la corriente
4.4.2 Alambrado del PLC
4.4.3 Diagrama de conexión entre el variador PLC y módulo
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70
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4.5 Diagrama de flujo
73
CAPÍTULO 5 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO Y RECOMENDACIONES A TRABAJOS FUTUROS
5.1 Costos
5.2 Beneficios
5.3 Trabajos futuros
5.4 Conclusiones
75
75
75
75
4
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
2.1 Componentes de la máquina de moldeo por inyección
2.2 Unidad de inyección de husillo giratorio
2.3 Sección del extrusor
2.4 Unidad de cierre
2.5 Bloques del ciclo seco
2.6 Transportador de moldes apilables
2.7 Puntos de montaje de los enclavamientos de seguridad
2.8 Compuerta de la unidad de cierre
2.9 Enclavamientos de la compuerta de la unidad de cierre
2.10 Válvulas divisorias
2.11 Sistemas de filtrados de aire
2.12 Lado de la unidad de inyección opuesto al operador
2.13 Cilindro obturador de la tobera
2.14 Válvulas del distribuidor del acumulador de la unidad de cierre
2.15 Sistema de filtrado
2.16 Componentes de ventilación del tanque de aceite
3.1 Elevador de cangilones
3.2 Elevador de cangilones para distintos materiales
3.3 Diferentes diseños de elevadores de cangilones
3.4 Partes del elevador de cangilones
3.5 Medidas del elevador de cangilones
3.6 Elevador de cangilones tipo z
3.7 Depósito de pellets
3.8 Entrada Batch
3.9 Sensor ultrasónico
3.10 Ejemplo del sensor ultrasónico
3.11 Márgenes de detección del sensor ultrasónico
3.12 Margen de captación
3.13 Sensor ultrasónico
3.14 Cableado del sensor
3.15 Dimensiones del sensor
3.16 Indicadores del sensor
3.17 Plc
3.18 Plc Micrologix 1100
3.19 Descripción del plc
3.20 PLC con módulos de expansión
3.21 Módulo de expansión
3.22 Montaje del módulo con el controlador
3.23 Montaje del módulo con plc
4.1 Conexión a tierra típica
4.2 Desmontaje de varistores
4.3 Terminales de conexión eléctrica
4.4 Diagrama de bloque de cableado
4.5 Configuraciones de bloque de terminales
4.6 Cableado de canales analógicos
4.7 Especificaciones del transmisor
4.8 Diagrama de cableado de la entrada
11
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19
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65
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.9 Diagrama de cableado de la entrada del surtidor
4.10 Diagrama de cableado de la entrada del drenador
4.11 Diagrama de cableado de la salida
4.12 Cableado del modulo
4.13 Posiciones del interruptor
4.14 Expansión del modulo
4.15 Transmisión del sensor
4.16 Conexión del motor con el variador
4.17 Conexión del PLC a corriente
4.18 Alambrado del micro-controlador
4.19 Conexión del PLC con el variador
66
66
66
67
67
68
68
68
70
71
72
Índice de tablas
Tabla 3.1 Características del elevador de cangilones
Tabla 3.2 Temperatura de funcionamiento del variador de frecuencia
Tabla 3.3 Características nominales del variador
Tabla 3.4 Características nominales del variador
Tabla 3.5 Gráfico del sensor
Tabla 3.6 Características del sensor
Tabla 3.7 Especificaciones de E/S del sensor
Tabla 3.8 Especificaciones generales del PLC
Tabla 3.9 Especificaciones y certificaciones ambientales
Tabla 3.10 Alimentación eléctrica y configuración de E/S
Tabla 3.11 Especificaciones de la fuente de alimentación eléctrica
Tabla 3.12 Especificaciones de las entradas digitales
Tabla 3.13 Especificaciones de las salidas digitales
Tabla 3.14 Especificaciones de entradas analógicas
Tabla 3.15 Clasificación de los contactos de relé
Tabla 3.16 Especificaciones de los comunes de los módulos de expansión analógicos
Tabla 3.17 Especificación de módulos de entradas analógicas de expansión
Tabla 3.18 Especificaciones de módulo de salidas analógicas de expansión
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40
40
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51
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52
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56
56
Tabla 4.1 Descripción de los bornes del variador
Tabla 4.2 Condiciones de alimentación de entrada
Tabla 4.3 Descripción de E/S de control del variador
60
61
64
Tabla 5.1 Tabla de cotizaciones
75
6
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
En este capítulo se aborda la introducción del tema, así como el objetivo general y específico en el
cual se muestran los alcances del proyecto, la justificación nos da a conocer el porqué de la
realización del trabajo, y las aportaciones nos brindan la utilidad que puede llegar a tener la
realización de este trabajo.
7
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
1.1 Objetivo general
Se realizará la automatización de una máquina de inyección de pellets para incrementar la producción
y garantizar la seguridad para el usuario.
1.2 Objetivos específicos





Conocimiento de la estructura de la máquina
Funcionamiento general de la máquina
Identificar las variables de riesgo de la máquina de inyección
Aumentarla seguridad de operación en la máquina
Disminuir la intervención del hombre en la máquina
1.3 Justificación
Dentro de los procesos industriales, actualmente se encuentran máquinas para diferentes aplicaciones
con controles manuales, semiautomáticos y automáticos, la tendencia en la industria mexicana es de
hacer más eficientes sus procesos de producción mediante la automatización.
El presente trabajo de tesis lleva a la solución de la problemática existente en el proceso de inyección,
se automatizará por medio de un PLC (Programmable Logic Controller) logrando con esto, una
máquina de bajo costo con tecnología que esté al alcance de la pequeña y mediana industria.
Debido a que se presenta tanto cierta inseguridad como eficacia y rapidez en la máquina de inyección,
se presta especial atención a la seguridad del sistema de automatización, a fin de evitar accidentes al
personal (por causas de negligencia) y daños en la máquina, por ejemplo, puede llevar un dispositivo
de seguridad que causa forzosamente el paro de los motores al ser abiertas las portezuelas de
seguridad, para aumentar la rapidez en la inyección del plástico se hace una propuesta de
modificación en el proceso del llenado de la tolva.
Los sistemas de control modernos de las máquinas transformadoras de plástico se fundan en
procedimientos digitales de proceso de señales y regulación. Están unidos por medio de buses
rápidos con los sensores, actuadores y motores eléctricos instalados en las máquinas. Tales buses
permiten, por lo tanto, proyectar máquinas de estructura modular, dotadas de sistema de
automatización.
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
1.4 Antecedentes
1.4.1 Generalidades de la automatización
La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones
tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos
económicos mundiales.
El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora
(CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia. Estas
tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.
Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente
relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que
está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la
operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización
industrial.
PLÁSTICOS es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que significa "Capaz de ser Moldeado",
sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de
materiales que así se denominan.
Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas
macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen
mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es
posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión.
En la época actual resultaría difícil imaginar que alguno de los sectores de nuestra vida diaria, de la
economía o de la técnica, pudiera prescindir de los plásticos. Sólo basta con observar a nuestro
alrededor y analizar cuántos objetos son de plástico para visualizar la importancia económica que
tienen estos materiales.
Dicha importancia se refleja en los índices de crecimiento que, mantenidos a lo largo de algunos años
desde principios de siglo, superan a casi todas las demás actividades industriales y grupos de
materiales. En 1990 la producción mundial de plásticos alcanzó los 100 millones de tonelada y para el
año 2,000 llegará a 160 millones de toneladas.
La industria del moldeo por soplado es una industria en constante crecimiento. La gran aceptación que
ha tenido el plástico, ha generado un incremento en la demanda de contenedores, piezas con formas
irregulares y botellas. Los productos elaborados mediante el proceso de soplado, están desplazando
el uso de otros materiales como el vidrio, sobre todo en las aplicaciones de recipientes para líquidos.
En los últimos años, ha habido grandes avances, tanto en las máquinas sopladoras, como en las
características de los materiales utilizados en el proceso. Estos avances han servido para mejorar los
tiempos de proceso, así como también los productos, en cuanto a una mejor preservación del
contenido y una mayor vida.
Históricamente, la mayor comercialización de las sopladoras comenzó con la comercialización
del polietileno de baja densidad (LDPE) durante la segunda guerra mundial. Los primeros
productos fueron para el mercado de los blanqueadores y detergentes líquidos. Debido a las
ventajas, tanto de seguridad y resistencia, se fue desplazando al vidrio. El mercado inició su
expansión hacía los productos del hogar, como los shampoo y los jabones líquidos.
Con la aparición del polietileno de alta densidad alrededor de los años 50, se inició un nuevo mercado
para los productos alimenticios. El primer producto importante fue una jarra para leche de un galón,
esto transformó la industria. Con la gran aceptación de la gente hacía las botellas de plásticos, las
fabricas para producir recipientes plásticos creció rápidamente.
9
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
En este capítulo se redacta la información acerca de cómo se encuentra la máquina de inyección
operando actualmente, con sus diferentes tecnologías y a su vez se da una breve descripción actual
de las etapas que conforman el proceso.
10
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.1 Descripción detallada de la máquina
La máquina de moldeo por inyección consta de tres secciones principales:
a. la unidades de inyección de husillo giratorio(RS)
b. la unidad hidromecánica de cierre
c. la unidad de controles eléctricos, que consta de la interface hombre-máquina (HMI) y el
armario eléctrico.
La máquina funciona con sistemas tanto eléctricos como hidráulicos y es controlada a nivel local por
medio de una plataforma integrada de computadora personal.
La unidad de inyección posee un pistón cilíndrico en línea para fundir y procesar el granulado de
resina y convertirlo en plástico fundido. Una tobera montada al extremo del husillo giratorio, inyecta el
plástico en el molde, el cual está contenido en la unidad de cierre.
La interface hombre –máquina es una plataforma de computadora compatible con HMI dotada de una
pantalla plana a color, un teclado alfanumérico y un ratón. La HMI está montada en el marco de la
unidad de cierre y permite al operador controlar todos los parámetros y funciones operativas de la
máquina desde su panel de control. Una vez que los parámetros iniciales de la máquina han sido
completamente configurados y que las piezas se elaboran de acuerdo a las especificaciones exactas,
las unidades de cierre y de inyección están listas para funcionar en ciclos automáticos por medio de la
HMI.
Para suministrar electricidad a la máquina, el suministro principal está conectado al armario de
mandos eléctricos ubicado en el lado del operador de la unidad de inyección.
Figura2.1 Componentes de la máquina de moldeo por inyección
Leyenda
1.- Unidad de inyección
2.-Unidad de cierre
3.- HMI
4.-Armario eléctrico
11
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.2 Funcionamiento general de la máquina
El moldeo por inyección comienza con el flujo de granulado de resina a la unidad de inyección a
través de la entrada de resina. A medida que la resina se desplaza a través del cilindro de
plastificación hacia la tobera, se va calentando y transformando en resina fundida.
Durante esta etapa, las dos mitades del molde de la unidad de cierre, se cierran para prepararse para
la inyección de resina. Desde la tobera, se inyecta una cantidad medida de resina fundida, llamada
dosis de inyección, a alta presión en el molde, donde se endurece para formar la pieza terminada. Una
vez concluido el proceso, las mitades del molde se separan para permitir la expulsión de la pieza.
El funcionamiento de las unidades por inyección y de cierre esta sincronizado de modo que la
inyección de la resina debidamente calentada coincida con la fase de cierre del molde de la unidad de
cierre. Estas operaciones se controlan por medio de la unidad de controles eléctricos, la cual consta
de la interface hombre-máquina (HMI) y el armario eléctrico.
Las variables que son dependientes del proceso o del molde, son ingresadas por el usuario cuando
se configura la máquina. Estos valores nominales se ingresan en los campos de configuración de la
HMI. Una vez concluida la configuración y lista la máquina para producir piezas según las
especificaciones, también estará lista la máquina para producir piezas según las especificaciones,
también estará lista para funcionar en el modo de ciclos automáticos.
2.2.1Unidad de inyección
La unidad de inyección utiliza un husillo giratorio accionado hidráulicamente y bandas de calefacción
eléctricas para transformar el granulado sólido de resina, a temperatura ambiente, en resina para
inyectarla a alta presión en el molde.
Estas operaciones son ejecutadas por la sección de extrusión de la unidad de inyección, la cual
descansa sobre una estructura de base que contiene un tanque hidráulico integrado. El armario
eléctrico, parte de la unidad de inyección, en tanto que la fuente de alimentación hidráulica, que
contiene un conjunto de motor eléctrico y bomba hidráulica, está ubicado en el lado opuesto al del
operador.
Figura 2.2 Unidad de inyección de husillo giratorio
1.
2.
3.
Sección de extrusión
Armario eléctrico
Base de inyección
12
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.2.2Descripción funcional
Durante la etapa de alimentación la resina, el material plástico fluye desde la tolva (figura 2-3,
elemento 5) a través de la abertura de alimentación enfriada por agua (elemento 11), al cilindro de
plastificación (elemento 3) y finalmente a la tobera (elemento 15).
El motor del extrusor (elemento 8) hace girar el husillo giratorio (elemento 12) el cual, a su vez, ejerce
una fuerza de corte en la resina para iniciar una fuerza de calentamiento.
Las bandas calefactoras eléctricas (elemento 2), montadas en el cilindro de plastificación, continúan
calentando la resina hasta que se alcanzan las temperaturas especificadas por la HMI. Este proceso
se denomina plastificación. Una vez convertida en líquido fundido, la resina esta lista para ser
inyectada en el molde desde la tobera.
Durante la etapa de llenado de inyección, el cilindro de inyección (elemento 9) se extiende, obligando
al husillo a hacer avanzar la dosis de inyección dentro de la cavidad del molde y a mantener la presión
hasta que la resina se haya endurecido.
La acción de empuje hacia adelante del cilindro de inyección (elemento 9) sobre el husillo cierra una
válvula de retención (elemento 13) para impedir que la resina fluya de regreso hacia la tolva, en caso
de haberla, se cierra para impedir el flujo de resina adicional hacia adelante, denominado goteo, a la
cavidad del molde.
Figura 2.3 Sección del extrusor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Cubierta del cilindro
Banda de calefacción
Cilindro
Cilindro obturable de la tolva
Tolva
Acumulador del pistón
Distribuidor de inyección
Motor del extrusor
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Cilindro de inyección
Base giratoria
Boca de alimentación
Husillo giratorio
Válvula de retención
Válvula obturable de la tobera
Tobera
La etapa de recuperación comienza después de llenarse el molde con una dosis de inyección de
resina. Durante esta etapa, la resina continua acumulándose en los tramos del husillo a medida
que este se retrae y se prepara para el comienzo de otro ciclo.
La fuente de alimentación está instalada en la base de la unidad de inyección del lado puesto al
operador. Esta contiene el motor eléctrico y las bombas hidráulicas que permiten el funcionamiento
de la unidad de inyección. Las funciones primarias de la fuente de alimentación son tres:
a) Acciona el motor del extrusor, el cual hace girar el husillo durante las fases de alimentación
de resina y de recuperación.
13
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
b) Acciona el cilindro de inyección el cual se extiende para hacer avanzar el tornillo durante la
inyección, y se retrae para retirar el tornillo durante la recuperación.
c) Suministra la energía necesaria para todas las funciones hidráulicas de cierre, inclusive los
cilindros de cierre y de carrera del molde.
El acumulador opcional del pistón (elemento 6) es un dispositivo de almacenamiento en el que se
acumula fluido hidráulico para utilizarse durante las demandas máximas de energía. Cuando está
en reposo, el acumulador se recarga con fluido de la bomba. Un distribuidor hidráulico (elemento 7)
distribuye el fluido hidráulico al acumulador y a otros componentes hidráulicos de la unidad de
inyección.
El cilindro obturable de la tolva (elemento 4) controla el flujo de resina a la unidad de inyección.
Está conectado a una placa de obturación que se haya encima de la entrada a la abertura de
alimentación. La entrada permanece abierta durante las etapas de producción y se cierra para
detener el flujo de granulado de resina al final de cada periodo de producción o para permitir
cambiar el husillo para las operaciones de parada y purga del cilindro. El husillo se reemplaza
cuando está desgastado o cuando se cambia el tipo de resina. Para retirar el husillo y limpiar las
obstrucciones de resina, se ajusta la base giratoria (elemento 10) para permitir que la sección
completa del extrusor oscile lateralmente.
La siguiente lista describe las funciones de la unidad de inyección.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Llenado: el husillo es empujado hacia adelante y la resina comienza a entrar en el molde.
Transición: el punto entre las funciones de llenado y de retención.
Retención: la resina se compacta bien dentro del molde.
Retroceso (antes o después de la plastificación): se alivia la presión aplicada a la resina.
Plastificación (contrapresión): el plástico entra por la abertura de alimentación, obligando al
husillo a retroceder.
Purga (presión baja): el pistón se mueve hacia adelante a presión y a velocidad menores.
2.3 Unidad de cierre
2.3.1Generalidades.
La unidad de cierre presiona las dos mitades del molde una contra la otra durante el llenado por
inyección y luego las separa para permitir la expulsión del producto. Las dos etapas, de formación
de la presión de cierre y de separación del molde, están sincronizadas con el funcionamiento de la
unidad de inyección y coordinadas por medio de la unidad de controles eléctricos.
Las mitades del molde se fijan a las platinas fija y móvil de la unidad de cierre. La platina fija es
estática y esta maquinada con una perforación central diseñada para recibir la tobera de la unidad
de inyección, en tanto que la platina móvil se desplaza a lo largo de la base de la unidad para abrir
y cerrar el molde.
2.3.2 Descripción Funcional.
La unidad de cierre y las platinas están sostenidas por cuatro barras de sujeción (figura 2-4,
elemento 12) y sus contratuercas. Durante el apriete, estas columnas funcionan, bajo tensión para
mantener el molde cerrado. Las barras de sujeción inferiores están apoyadas en la base de la
maquina sobre varios soportes.
Los dos cilindros de carrera del molde (elemento 14) se extienden durante la fase de cierre del
molde para hacer avanzar la platina móvil (elemento 10) hasta la platina fija (elemento 11). Sin
embargo, las mitades del molde no se encuentran cerradas firmemente para recibir la inyección
hasta tanto no termine la fase de formación de la presión de cierre.
14
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
La fase de formación de la presión de cierre comienza cuando el cilindro del bloqueador (elemento
3) se retrae haciendo que el bloqueador (elemento 5) rote entre los extremos de las cuatro
columnas de cierre (elemento 6) y la parte delantera del pistón de la unidad de cierre (elemento 2).
Luego, el pistón de cierre (elemento 2) se extiende a fin de transmitir suficiente fuerza al
bloqueador para mantener el molde cerrado (elemento 5). El cilindro de cierre suministra la fuerza
necesaria para mover el pistón durante las fases de formación de la presión de cierre y de
separación del molde.
Una vez endurecida la resina, el molde se abre para expulsar las piezas terminadas. La separación
del molde en pieza cuando el pistón de cierre retrocede y la caja del bloqueador tira de las
columnas de cierre hacia atrás. Al retraerse las columnas de cierre, separan las dos mitades del
molde hasta que se alcance el valor nominal de separación del molde. Los cilindros de carrera del
molde completan el retroceso del molde según los valores nominales de velocidad hasta que se
alcance el valor nominal de apertura del molde.
Figura 2.4 Unidad de cierre
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Pieza fundida del cilindro de cierre
Pistón de cierre
Cilindro del bloqueador
Caja del bloqueador
Bloqueador
Columna de cierre
Cilindro del expulsor
8.
9.
10.
11.
12.
Placa del expulsor
Platina móvil
Platina fija
Barra de sujeción
Columna de cierre de la barra de
seguridad
13. Cilindro de carrera de molde
Los valores nominales de separación y apertura del molde son variables fijadas por el operador.
Los valores nominales de velocidad de cierre y velocidad de apertura determinan la velocidad del
molde en cualquier posición dada mientras que el valor nominal de tonelaje fija la presión del aceite
en el cilindro de cierre.
15
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
La altura de tiro se calcula automáticamente cuando se inicia la secuencia de calibración de la
unidad de cierre durante el procedimiento de calibración de la unidad de cierre durante el
procedimiento de configuración de la máquina y se ajusta para adaptarse al grosor de un molde en
particular. El movimiento de altura de cierre se logra mediante un pequeño motor hidráulico que
hace girar un engranaje circular grande en la pieza fundida de la unidad de cierre. La rotación del
engranaje circular se transmite a las cuatro tuercas de las barras de sujeción, las cuales giran,
según sea necesario, para mover la unidad de cierre entera a lo largo de las barras de sujeción. De
esta forma se ajusta la distancia entre las caras del molde.
Para retirar las piezas terminadas del molde, se utiliza un cilindro y un pistón expulsores opcionales
(elemento 7) para empujar hacia adelante una placa expulsora. A medida que la placa expulsora
se extiende, las varillas de expulsión entran en contacto con la placa expulsora del molde, la cual a
su vez se mueve hacia adelante para expulsar las piezas. En algunos moldes, estas varillas están
siempre en contacto con la placa extractora del molde y un sistema de expulsión de vaivén expulsa
las piezas enfriadas.
2.3.3 Descripción del ciclo de cierre
La figura 2.5 ilustra las fases de funcionamiento de la unidad de cierre. El ciclo de funcionamiento
normal comienza cuando el molde se abre y se expulsan las piezas ya enfriadas. Luego el molde
se cierra, se ajusta el bloqueador y el pistón de cierre. A continuación se inyecta plástico fundido
en el molde a alta presión y se espera hasta que se endurezca. Una vez fabricadas las piezas, el
pistón de la unidad de cierre se retrae, el bloqueador rota y sale de su posición y el molde se abre.
El ciclo seco se produce cuando una unidad de cierre ejecuta un ciclo de cierre completo sin que
ocurra inyección de plástico. Los ciclos secos se utilizan para el ajuste fino del ciclo y para localizar
averías de la máquina y realizar otras actividades de mantenimiento que requieren que la máquina
funcione, sin desperdiciar material plástico se tiene acceso esta función por medio de la HMI
(figura 2.5).
Figura 2.5 Ciclo seco
16
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.3.4 Opción de transportador de moldes apilables
El transportador de moldes apilables opcional es una estructura diseñada para soportar una
sección central del molde entre la platina física y la platina móvil. Esta sección está montada en el
transportador del molde de modo que durante la formación de presión de cierre, una mitad del
molde central se une con la platina fija mientras que la otra se acopla con la platina móvil. De esta
forma, al incorporar la sección central del molde, se logra producir el doble de piezas terminadas
que con un molde común.
El diseño de vínculos del transportador permite el acoplamiento de la sección central del molde con
ambas mitades del molde de las platinas móvil y fija. Estos vínculos requieren lubricación periódica
para mantenerlos en buenas condiciones.
Figura 2.6 Transportador de moldes apilables
1.
2.
3.
4.
5.
Vínculo horizontal
Transportador de moldes
Vinculo del transportador de moldes
Platina fija
Platina móvil
2.4 Enclavamiento de seguridad
El funcionamiento de la máquina se controla mediante los circuitos de enclavamiento, los cuales
contienen dispositivos de seguridad eléctricos, mecánicos e hidráulicos (figura 2-6). Estos
dispositivos se instalan para minimizar los peligros asociados con el funcionamiento de una
máquina de moldeo por inyección. Cada enclavamiento controla el funcionamiento de un elemento
en particular de la máquina de modo que al accionar los diferentes enclavamientos se limite el
funcionamiento de esta en formas diferentes.
Los circuitos de enclavamiento asumen el control de los elementos de la máquina cada vez que se
presenta alguna de las siguientes circunstancias:
A. Se abre una puerta trasera, protector de purga o compuerta de seguridad,
B. Se interrumpe una conexión de enclavamiento,
C. Se corta el suministro eléctrico a algún enclavamiento, o
D. Se oprima el botón de parada de emergencia en la HMI.
17
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 2.7 Puntos de montaje de los enclavamientos de seguridad
1. Enclavamiento de compuerta
2. Protección de purga
3. HMI
2.4.1 Descripción del circuito
Durante el funcionamiento de la máquina los interruptores de limitación mantienen un control de la
posición de cada una de las cuatro compuertas de esta y de la puerta posterior. Todas las puertas
y además protectores deben estar cerrados para que los elementos hidráulicos de cierre funcionen
normalmente. Mientras las compuertas están cerradas, una válvula hidráulica digital, permanece
abierta suministrando fluido hidráulico a los accionadores hidráulicos de cierre.
Cuando la compuerta delantera se abre, entre en contacto con un rodillo que, a su vez, hace girar
una palanca hacia la derecha y abre los enclavamiento se eléctricos. Al encontrarse la máquina en
dicho estado, la válvula se cierra e impide el flujo de fluido hidráulico desde los accionadores de
cierre. Todas las funciones hidráulicas de cierre se interrumpen cuando esto ocurre. Si una puerta
o compuertas se encuentran abiertas, la HMI mostrará una alarma para indicarlo.
La función de cierre del molde está protegida mecánicamente por un mecanismo de cerrojo de
seguridad. Una válvula de solenoide controla un cilindro neumático, el cual está conectado al
cerrojo de seguridad. Cuando se abre cualquiera de las compuertas delanteras, un interruptor de
limitación se abre para interrumpir el suministro de energía a la válvula solenoide. Al hacerlo obliga
al cilindro a retraerse, lo que a su vez hace que el cerrojo de seguridad encaje en las muescas de
la columna de cierre máquina de la barra de seguridad. De esta forma se restringe la platina móvil
y se impide la función de cierre del molde. Cuando el cerrojo de seguridad se acopla con la
columna de cierre, la HMI muestra un mensaje de alarma para informar al respecto.
Al abrirse una compuerta del bloqueador del lado del operador o del lado opuesto, o la puerta
trasera, la máquina deja de funcionar y se interrumpe el suministro de energía a los controles
eléctricos desde los circuitos protegidos de la compuerta. Además, se interrumpe el suministro de
energía a las bombas hidráulicas, el fluido hidráulico almacenado en los acumuladores se vacía en
el tanque y la HMI muestra un mensaje de alarma.
La HMI está dotada de un botón rojo de parada de emergencia. Cuando se activa el botón de
parada de emergencia, se impide suministro de energía desde los accionadores de la máquina y la
bomba hidráulica, se desconectan los calefactores de la máquina y se vacía el contenido de los
acumuladores en el tanque.
18
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 2.8 Compuerta de la unidad de cierre
1. Compuertas delanteras
2. Compuertas del bloqueador
El protector de purga posee un enclavamiento eléctrico que desempeña dos funciones al
activarse:
a. Retira la energía de control para desactivar los circuitos de protección de la
compuerta, y
b. Señala al plc que detenga todo el movimiento de cierre y de inyección, a excepción
de la función de retroceso del carro.
El enclavamiento del protector de purga se activa cuando se abre el protector. Cuando esto ocurre,
la HMI muestra un mensaje de alarma para informar de ello al operador.
Figura 2.9 Enclavamientos de la compuerta de la unidad de cierre
19
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
1. Puerta delantera del lado del operador
2. Interruptor del enclavamiento de la compuerta
3. Palanca de leva
2.5 Sistema Neumático
El sistema neumático o suministra aire a numerosos componentes de la máquina de moldeo por
inyección. En la unidad de cierre, este sistema alimenta los expulsores de piezas, el sistema de
lubricación automática, el cilindro del cerrojo de seguridad, en caso de haberlo, y los componentes
de enfriamiento del molde. En la unidad de inyección, se suministra aire al cilindro obturable en la
tolva para controlar el flujo de resina.
2.5.1 Sistema de lubricación automática (SLA)
La unidad de cierre cuenta con un sistema automático centralizado de lubricación por grasa,
denominado sistema de progresión en series. Este equipo suministra automáticamente grasa a las
barras de sujeción en la platina móvil y a las columnas de la caja del bloqueador. Si la máquina
está dotada de una placa expulsora o un transportador de molde apilable, estos también reciben
lubricación.
La grasa se distribuye desde el depósito o hasta los conjuntos de válvulas divisorias montados en
la unidad de cierre. Cada conjunto de bloque de válvulas contiene un pistón de diseño especial,
válvulas de retención incorporadas en la salida y varios conductos que trabajan con el pistón para
medir dirigir el flujo de lubricante. Los conjuntos de bloques de válvulas se fabrican con una o dos
salidas de lubricación.
Figura 2.10 Válvulas divisorias
1.
2.
3.
4.
Válvula divisoria maestra
Indicador de desempeño
Válvula divisoria secundaria
Conjuntos de bloques de válvulas
20
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.5.2 Sistema de filtrado de aire
Los filtros de aire asegura un suministro de aire limpio, seco y libre de aceite a varios sistemas
operativos de la máquina de moldeo por inyección. Los filtros están diseñados para utilizarse con
aire comprimido en procesos industriales.
El sistema de filtrado de aire consta de un sistema de dos etapas que funciona en series. La
primera etapa eliminan las partículas visibles; la segunda filtra las partículas finas, la humedad y el
aceite. El buen mantenimiento de los filtros de aire prolongará la vida útil y mejorará el
funcionamiento de los componentes neumáticos de la máquina.
Figura 2.11 Sistema de filtrado de aire
1. Caja de filtrado etapa 1
2. Caja de filtrado etapa 2
3. Indicador visual de nivel
2.6 Sistema hidráulico
El sistema hidráulico es accionado punto de motor eléctrico y bomba de la fuente de alimentación
hidráulica. La fuente de alimentación proporciona flujo de aceite todos los componentes hidráulicos
de la máquina incluidos los cilindros y acumuladores de las unidades de cierre y de inyección y el
motor del extrusor. El aceite hidráulico se almacena en un tanque contenido dentro de la fase de la
unidad de inyección (figura 2-13).
El conjunto de la bomba consiste de tres bombas individuales:



La bomba del sistema, que acciona la mayoría de los circuitos hidráulicos de la máquina.
La bomba del extrusor, que hace funcionar el motor del extrusor durante la fase de
recuperación y proporciona apoyo a la bomba del sistema durante todas las demás etapas
de funcionamiento.
La bomba del filtro, que hace circular fluido a baja presión a través del filtro y del
intercambiado de calor.
21
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 2.12 Lado de la unidad de inyección opuesto al operador
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Bomba del extrusor
Bomba del sistema
Amortiguador de pulsación
Bomba del filtro
Caja de campana
Acoplamiento
Placa de base de la fuente de alimentación
Motor eléctrico
Distribuidor de energía
Filtro de aceite
Intercambiador de calor
2.6.1 Bomba del sistema
La bomba del sistema es una bomba de Pistón axial de desplazamiento variable con control
compensado por presión. Suministra energía para accionar todos los circuitos hidráulicos de la
unidad de cierre y los cilindros de la unidad de inyección. La bomba bien ajustada de fábrica para
mantener 180 bar de presión en el sistema. La bomba siempre intentará alcanzar esta presión
ajustando el volumen de flujo que desplaza. Cuando la presión del sistema se encuentre en 180
bar, la bomba se ajustará para minimizar el flujo. Cuando la presión del sistema cae por debajo de
la presión establecida, la bomba intentar alcanzar esta presión mediante un aumento de la tasa de
flujo. Esta bomba no requiere ningún control eléctrico y no tiene parámetros ajustables por el
cliente.
2.6.2 Bomba del extrusor.
La bomba del extrusor se usa para controlar la velocidad de rotación del extrusor y, a menos que
se esté llevando a cabo una operación de plastificación, para asistir a la bomba del sistema. La
bomba del sistema es una bomba de pastor axial de desplazamiento variable con control eléctrico
de flujo y anulación de compensador de presión. La bomba está dotada de una válvula
proporcional que cambia el ángulo de placa oscilante en proporción a la señal de comando de 0-10
voltios nominal.
Cuando esta bomba asiste a la bomba del sistema, se ajusta a la señal eléctrica de comando a su
Valor máximo y el compensador de presión anula los controles de la bomba. Durante la
plastificación, la señal de comando varía en forma proporcional a la velocidad del husillo fijada por
el operador.
22
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.6.3 Bomba del filtro
La bomba del filtro es una válvula de paletas de desplazamiento fijo que genera el flujo necesario
para filtrar y enfriar el aceite por medio del filtro de aceite hidráulico y el intercambiador de calor. El
fluido del intercambiador de calor se transporta nuevamente al tanque. Esta bomba no necesita
ningún control eléctrico y no proceder parámetros ajustables por el cliente.
2.6.4 Motor del extrusor
El motor del extrusor es un motor de tipo hidráulico de pistón radial y desplazamiento fijo. El club
de aceite al motor hidráulico hace que gire el husillo.
Durante la plastificación, se presentará una variación de la presión de aceite necesaria para hacer
rotar el husillo a una velocidad constante por medio del motor del extrusor, variación que responder
a las temperaturas del cilindro y de la resina, y al número de tramos del husillo empleados en cortar
la resina. Durante cada ciclo, la transmisión del extrusor se acelerará, luego mantendrá una
velocidad constante independiente de la prisión, y luego se desacelerará.
2.6.5 Cilindro de la unidad de cierre
El cilindro de la unidad de cierre aplica presión para mantener el molde cerrado y la fuerza para
separar las mitades del molde una vez que el plástico inyectado se ha enfriado. La fuerza de cierre
se transmite al molde por medio del bloqueador y las columnas de la unidad de cierre.
Las principales funciones de la unidad de cierre son las siguientes:




formación de presión de cierre
apertura (descompresión)
apertura (separación del molde)
reconfiguración de la unidad de cierre
2.6.6 Cilindro del bloqueador
Un cilindro hidráulico individual hacer funcionar el bloqueador. La posición del bloqueador adentro
ocurre cuando la varilla del cilindro se retrae, y la de bloqueador afuera, cuando la varilla del
cilindro se extiende. Una válvula de manguito de accionamiento por piloto controla el
funcionamiento del bloqueador.
2.6.7Cilindro de carrera del molde
La unidad de cierre está equipada con dos cilindros de carrera del molde que controlan la posición
de la platina móvil soporta la mitad núcleo del molde, la acción de estos cilindros abre y cierra el
molde.
Durante el cierre del molde, los cilindros funcionan de modo regenerativo, dirigiendo el aceite del
espacio anular del cilindro y el flujo proveniente de la bomba hacia el extremo perforado del
cilindro. La apertura del molde se logra dirigiendo el fluido hacia el extremo de vástago del cilindro
haciendo el vástago se retraiga y que la platina móvil se aleje de la platina fija. El aceite del
extremo perforado de los cilindros se vacía en el tanque al abrirse el molde.
23
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.6.8 Cilindro de inyección
En las unidades de inyección, un cilindro hidráulico individual genera la fuerza necesaria para
inyectar el plástico en el molde. Este cilindro también controla los niveles de contrapresión durante
la plastificación.
Las funciones del cilindro de inyección son las siguientes:




Llenado
Retención
Retroceso (antes o después de la plastificación)
Contrapresión
2.6.9Cilindro del carro
Para controlar el movimiento del carro de la unidad de inyección se utilizan dos cilindros
hidráulicos. Los cilindros están montados diagonalmente opuestos uno al otro, a cada lado del
cilindro del extrusor. Los cilindros del carro mantienen la fuerza de contacto de la tobera sobre el
bebedero del molde y mueven la sección del extrusor hacia la platina fija o la alejan de ella.
Durante el funcionamiento del molde, la carrera del carro se sitúa entre 0 y 20 mm.
2.6.10 Cilindro obturador de la tobera
Existe un mecanismo de tobera obturable disponible como opción en algunas unidades de
inyección. Dicho mecanismo proporciona un cierre positivo de la ruta de flujo de plástico entre el
extrusor y el molde. El mecanismo consta de un émbolo que se desplaza dentro de una perforación
en el haría del cabeza al del cilindro/adaptador de boquilla. El émbolo es activado por un pequeño
cilindro montado en la caja del extrusor y conectado al émbolo por medio de una varilla de
extensión. La máquina cuenta con interruptores de proximidad instalados cerca del cilindro para
detectar cuando la válvula obturadora de la tobera está completamente abierta o cerrada.
Figura 2.13 Cilindro obturador de la tobera
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Cilindro obturador
Interruptor de proximidad
Varilla de extensión
Palanca obturadora
Tobera
Embolo
Cabeza del cilindro de plastificación
24
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
2.6.11 Acumuladores
Los acumuladores hidroneumáticos se utilizan como dispositivos de almacenamiento de energía y
para suministrar energía hidráulica a los circuitos durante los periodos de demanda máxima. La
unidad de cierre utiliza un acumulador de tipo cámara. Como alternativa la unidad de inyección
puede ser dotada de un acumulador de tipo pistón a fin de aumentar la velocidad de inyección.
En el caso de los acumuladores de tipo cámara, está cargada con gas de nitrógeno. El fluido que
se introduce a presión en el acumulador comprime el gas en la cámara permitiendo de esta forma
la entrada de una mayor cantidad de fluido. Cuando se necesita este aceite que se encuentra
almacenado, el gas se expande y obliga al aceite a salir del acumulador. Los acumuladores de tipo
cámara contienen una válvula de vástago tipo hongo para impedir que la cámara de gas extruya a
través del puerto de descarga de aceite cuando el acumulador ha descargado todo su aceite.
El acumulador de pistón de la unidad de inyección funciona sobre el mismo principio que el
acumulador de cámara. Un lado del pistón está cargado con gas nitrógeno y el fluido introducido a
presión en el otro lado del pistón hace que el gas se comprima. Cuando se requiere energía
hidráulica, el gas expande y obliga al aceite a salir del acumulador. El pistón posee una separación
sellada entre lado del nitrógeno y el del fluido hidráulico.
Cada uno de estos acumuladores está vinculado a una válvula de descarga manual ubicada en su
distribuidor. Debe abrirse estar válvula antes de llevar a cabo actividades de mantenimiento en la
máquina. La válvula de descarga se abre manualmente para que el aceite contenido a presión en
el acumulador drene hacia el tanque.
2.6.12 Amortiguador de pulsación
Las bombas del sistema y del extrusor están dotadas de un amortiguador de pulsación ubicado
dentro de la fuente de alimentación hidráulica. Estos amortiguadores minimizan las pulsaciones en
el circuito hidráulico y reducen el nivel de ruido generado por las bombas de desplazamiento
variable.
La estructura de los amortiguadores tiene como base un acumulador soldado de tipo diafragma
que requiere una carga de nitrógeno para funcionar. Los amortiguadores de pulsación se cargan
de la misma manera que los acumuladores de cámara y de acuerdo con las presiones de nitrógeno
especificadas en el esquema hidráulico.
2.6.13 Válvula de seguridad
La válvula de seguridad es una válvula de control de flujo diseñada para proteger al usuario de
movimiento de la unidad de cierre cuando se abre una compuerta delantera. La misma se
encuentra montada en el distribuidor del acumulador de cierre ubicado en el lado de la unidad de
cierre opuesto al operador.
Durante el funcionamiento normal de la máquina, el flujo proveniente de las bombas y del
acumulador hacer funcionar los accionadores de la unidad de cierre. Cuando se abre una
compuerta delantera la válvula se cierra para interrumpir el flujo a todos los accionadores de la
unidad de cierre. Una válvula de descarga alivia la tubería de presión corriente abajo de la válvula.
Cuando se cierra la válvula, un interruptor de nivel determina la posición de la bobina de la válvula
e inicia un mensaje que indica que se ha activado la válvula hidráulica de seguridad.
El circuito de seguridad no se activa al abrirse la compuerta del bloqueador o la puerta trasera.
Otros circuitos de enclavamiento de seguridad controlan el funcionamiento de la máquina cuando
se presentan circunstancias de ese tipo.
25
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 2.14 Válvulas de distribuidor del acumulador de la unidad de cierre
1. Distribuidor del acumulador de la unidad de cierre
2. Válvula de seguridad
3. Válvula de descarga manual del acumulador
2.6.14 Sistema de filtrado
El sistema de filtrado eliminan los contaminantes del fluido hidráulico que podrían causar desgaste
y daños a las válvulas y sellos de la máquina (figura 2-16).
El fluido hidráulico fluye desde la bomba por la manguera de entrada hasta el filtro ubicado en la
caja y luego al intercambiador de calor y al tanque. Un interruptor de presión diferencial
deshabilitará el funcionamiento automático sea la diferencia de presión, causada por un filtro
contaminado, es demasiado grande.
El visor de nivel de fluido constituye un medio práctico de verificar visualmente el nivel de fluido. Se
incluye un acoplamiento de desconexión rápida corriente arriba del filtro para llenar el tanque
hidráulico. El fluido que se añada al tanque deberá ser bombeado a través de este filtro.
26
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 2.15 Sistema de filtrado
1.
2.
3.
4.
5.
Caja del filtro
Manguera de entrada
Intercambiador de calor
Indicador visual de nivel
Entrada externa del filtro
2.6.15 Sistema de ventilación del tanque hidráulico
El sistema de ventilación del tanque reduce al mínimo la contaminación del fluido hidráulico
mediante partículas aerotransportadas, además de prolongar los periodos entre cambios
programados del filtro hidráulico. A fin de proteger la integridad del fluido, se ha colocado un filtro
de aire dentro de la tapa de respiración.
En condiciones normales de funcionamiento, el tanque de aceite está sellado y protegido del
exterior. En la puesta en marcha, parada y durante los cambios de fluido hidráulico se producirá un
cambio en el nivel del tanque. Este cambio en el nivel de fluido causará un cambio en la presión de
aire en el tanque. Cuando la presión de aire en el tanque llegue a 0.2 bar por encima de la presión
del ambiente, se abrirá la válvula de alivio de sobrepresión permitiendo que el aire escape del
tanque. El tanque puede ser presurizado a 0.2 bar.
Figura 2.16 Componentes de ventilación del tanque de aceite
1. Tapa del respiradero del filtro
2. Alivio de sobrepresión
3. Tanque de aceite hidráulico
27
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Es este capítulo se hace la propuesta de la tecnología a emplear para la automatización del
alimentador de la máquina de inyección de plástico
28
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1 Elevador de cangilones
Primeramente en esta propuesta para aumentar la producción y evitar posibles paros en la
máquina de inyección de plástico se propone implementar un elevador de cangilones que a
continuación se da una breve descripción.
Los elevadores de cangilones son utilizados en la industria para el transporte de materiales de la
más variada clase, ya sea a granel, secos, húmedos e inclusive líquidos.
Constan de una cinta o cadena motora accionada por una polea de diseño especial (tipo tambor)
que la soporta e impulsa, sobre la cual van fijados un determinado número de cangilones. El
cangilón es un balde que puede tener distintas formas y dimensiones, construido en chapa de
acero o aluminio y modernamente en materiales plásticos, de acuerdo al material a transportar.
Van unidos a la cinta o cadena por la parte posterior, mediante remaches o tornillos, en forma
rígida o mediante un eje basculante superior cuando trabajan montados sobre cadenas para
transporte horizontal.
Los materiales a emplear en sus distintas partes dependerá del uso del mismo. Por ejemplo en las
plantas de lavado y fraccionado de cloruro de sodio (sal) se utilizan rolos (tambores) de madera,
cangilones plásticos, utilizando la menor cantidad de componentes metálicos posibles.
Estos elevadores cuando se utilizan para transporte vertical, deben ir provistos de un freno de
retroceso que puede ser de cuña o a trinquete, para evitar el retroceso de la noria y su
consecuente atascamiento.
La principal utilización de estos elevadores es el transporte de cereales, como parte integrante de
las denominadas norias de elevación. La altura de los mismos es muy variable, desde los 3 metros
para pequeñas plantas clasificadoras de cereales hasta los 70 metros en las instalaciones de
puertos y grandes plantas de acopio.
Los elementos que complementan el elevador son:




Bandejas de carga y descarga del material
Plataforma de mantenimiento del cabezal
Riendas tensoras con muertos de anclaje
Distribuidor con comando a nivel piso
Figura 3.1 Elevador de cangilones
29
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.1
Descripción General de un Elevador de Cangilones
Figura 3.2 Elevador de cangilones para distintos materiales
30
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.1.1 Diseño del sistema
Los elevadores desarrollan base de un método flexible y exigiendo poco espacio, combinando el
transporte horizontal y vertical de los productos. El sistema modular da lugar para un diseño amplio
3
en las construcciones. Los elevadores se producen hasta capacidades de 60 m /hora. En la
siguiente figura se observan diferentes diseños:
Figura 3.3 Diferentes diseños de elevadores de cangilones
3.1.1.2 Transporte seguro
Cuando se usa este sistema de transporte seguro, el producto no se expone a ningún impacto
exterior desde el punto de entrega hasta el punto de salida.
Copos de maíz tostado y chips de papas son ejemplos de productos que se pueden transportar sin
romper.
3.1.1.3 Diseño confiable
Los cangilones para transporte
inoxidable AISI 304 ó AISI 316.
de alimentos humanos normalmente se fabrican de acero
31
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.1.4 Fácil inspección
En todos los lugares donde se precisa acceso para la inspección y el servicio el elevador tiene
puertas.
Los cajones debajo del tramo horizontal se pueden extraer para la limpieza.
Compuertas laterales para mantenimiento de la banda, limpieza y reemplazo de cangilones.
Los cangilones están puestos con clavijas entre dos cadenas paralelas y se mantienen en
posición horizontal desde la entrega hasta la salida. Las cadenas de alta calidad tienen cojinetes
de bolas que dan una larga vida silenciosa. La parte inferior está equipada con guías y cepillas
para proteger las cadenas contra el polvo.
3.1.1.5 Productos abrasivos
El elevador universal también es muy conveniente para el transporte de materiales muy abrasivas
como cenizas, piedras mármol molido etc.
Con la ausencia de fuerzas mecánicas el producto no levanta polvo y el material no se adhiere,
evitando el prematuro desgaste de los componentes.
32
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Figura 3.4 Partes de un elevador de cangilones
33
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.2
Elevador de Cangilones propuesto
El elevador de cangilones tiene forma “Z” como es mostrado en la figura anterior (figura 3.4) este
elevador de cangilones tiene como características:
Eleva y transporta materiales tales como: carbón, cenizas, escoria de cemento, tierras de fuller,
piedras, etc., en un flujo continuo y sin la necesidad de puntos de transferencia. Maneja materiales
en trayectorias horizontales, verticales o inclinadas. Puede tener uno o varios puntos de carga y
descarga y estar concentrados en un punto o distribuidos a lo largo de la trayectoria.
El producto es acarreado en cangilones que viajan sobre trayectorias combinadas y descargas en
puntos predeterminados. No hay acción de desgaste del material sobre el cangilón durante el
tránsito. El material es acarreado suavemente desde el punto de carga hasta el de descarga, sin
entrar en contacto con las partes giratorias del ensamble de las líneas de acarreo. De esta manera
el elevador de cangilones tipo "z" puede ser usado para manejar materiales a altas temperaturas o
abrasivos, tales como cenizas, coque, minerales, así como de baja abrasividad como el carbón. En
ocasiones pueden tener un uso sanitario para manejar semillas, granos o pastas.
Las trayectorias de transporte pueden ser usualmente diseñadas para conjuntar requerimientos de
espacios disponibles, con la flexibilidad que adopta el elevador para instalaciones tanto en lugares
incómodos o apretados como en espacios más amplios.
Una característica sobresaliente de este equipo es su ingenioso diseño de suspensión del
cangilón, el cual se mantiene siempre en posición horizontal, excepto cuando descarga, sin tener
en cuenta la ubicación dentro del circuito; y al mismo tiempo se traslapan automáticamente los
cangilones en las trayectorias horizontales; todo esto sin mecanismos complicados.
Debido a este traslape en las trayectorias horizontales los cangilones forman una línea continua de
carga en cualquier posición, la trayectoria horizontal baja es comúnmente usada como punto de
carga y moviendo los cangilones estos se llenarán uniformemente por un flujo de material
ininterrumpido, sin derrames. En la transición de la trayectoria vertical a la horizontal o a la
inclinada los cangilones se separan suavemente y sin golpeteos, y cuando regresan a la horizontal
se vuelven a traslapar automáticamente. Durante el trayecto completo los cangilones se mantienen
suspendidos en posición normal, no pueden llegar volteados a la zona de carga ni pueden
descargar en otro punto que no sea el predeterminado en el diseño.
3.1.2.1 Manejo cuidadoso del producto
Los Elevadores están diseñados para un manejo cuidadoso y una operación silenciosa. Los
canjilones facilitan el transporte de cantidades medidas y están disponibles en varios tamaños. Los
canjilones están traslapados en la entrada y permanecen en posición vertical hasta que son
vaciados, evitando con ello pérdidas de material.
3.1.2.2 Construcción sólida
Los elevadores están diseñados para elevadores con múltiples salidas y operación pesada y larga
vida. Están disponibles en acero al carbón, acero inoxidable o versiones. Los elevadores con
múltiples salidas tienen canjilones selectivos de capacidades. Esto se logra por una rampa
inclinada accionada por aire. La última rampa inclinada está siempre en posición fija para asegurar
todos que todos los canjilones estén vacíos. Cadena es a 2" cadena de rodillos con barreno para
perno de flecha de 1 1/8" diámetro. La superficie del balanceo se hace del poliuretano que asegura
una operación silenciosa. Los cubos se hacen de un policarbonato reforzado de la categoría
alimenticia, moldeado en una pieza y se puede manejar temperaturas a partir de la -5 a 215 grados
de Fahrenheit. Los canjilones del acero antiestático e inoxidable son opcionales. Los elevadores de
34
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
canjilones permiten las alimentaciones controladas en una o más ubicaciones y pueden
interconectar fácilmente con los diversos tipos de dispositivos de alimentación.
3.1.2.3 Usos múltiples
AutoDWG copy drawing's einties to c
Los elevadores de canjilones Ryson son muy adecuados para el manejo de una amplia gama de
productos a granel en las Industrias alimenticio, farmacéutica, agricultura, cosméticos, química,
cerámica, vidrio, reciclado, Industrias de Construcción y metalúrgicas y otras que requieren manejo
delicado.
7'-3 "
2'-1 "
9"
11 "
1'-3 "
CONNECTION
INLET
1'-11 "
12'
12'-3 "
14'-5 "
3'-3 "
2'-8 "
2'-11 "
3'-4 "
BUCKET ALIGNER
2'-1 "
2'-11 "
INLET HEIGHT
2'-6 "
CONNECTION
OUTLET
2'-1 "
1"
7'-4"
SERVICE
SPACE
12'-8 "
Figura 3.5 Medidas del elevador de cangilones
www
WEJ
034/01/10
Figura 3.6 Elevador de Cangilones tipo Z
35
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.3
Características del elevador de cangilones a emplear
Transportador de Cangilones
Modelo
Producto a manejar
Mca. Ryson
200 – Z – 1 – 1
Pellets de plástico con densidad aprox. de 70.4
PCF.
Capacidad
300 Kg/hr
Definición
Ver dibujo de referencia, Sección Inferior con 1
entrada,Sección vertical de 4 m. y Sección
superior con 1 Salida.
Estructura
El elevador de cangilones es totalmente
cerrado y cuanta con guardas. Fácil remoción
para
mantenimiento.
Las
secciones
horizontales están. Equipadas con gavetas para
fácil limpieza y la sección vertical con ventanas
de inspección.
Los buckets o cangilones son construidos en
fibra de vidrio reforzada aprobada por la
FDA.de color opaco, 20.995 cm. de longitud x
41.91 cm. de ancho y 11.43 cm de altura con
volumen aproximado de 5 litros. Los Buckets
son inoloros e insaboros y pueden trabajar a
temperaturas desde -10ºC hasta 100ºC.
Cangilón/Bucket
Cadena
Motor
Acabado
Otros
Otros
RC (RollerChain) de 5.08 cm. recubierta con
rodillos de flecha hueca de2.8575 cm. de
diámetro, rodillos recubiertos de poliuretano
para reducción de ruidos.
1Hp, 460/230V, 3F, 60 Hz SEW Eurodrive
Pintura tipo polvo electrostático color blanco.
Equipado con tensor neumático.

Gabinete de control que incluye
Botonera de arranque y paro e
interruptor
principal, protección de
motor, fuente de 24V

PLC tipo Micrologix 1100

Variador de frecuencia tipo PowerFlex
40
(entrada
Ethernet),
clemas
input/outputpara control de arranque y
paro
mediante
señalización
externa,programación
de
PLC
y
programación de rampas suaves de
arranque yparo de equipo e ingeniería.

Todos los componentes son de la
marca AllenBradley.
Tabla 3.1 Características del elevador de cangilones
36
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.1.4
Depósito en el alimentador de cangilones
3
El Depósito que suministra el material para el elevador de cangilones es de 22 m como a
continuación se muestra en la figura (3.7).
2.5 m.
1.83 m.
3.05 m.
2.44 m.
80 cm.
Figura 3.7 Depósito de pellets
La entrada batch (figura 3.8) está diseñada para una capacidad óptima y en flujo continuo del
producto. La entrada llena los cangilones individualmente y luego controla el nivel con un sensor
ultrasónico.
Figura 3.8 Entrada Batch
37
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.2 Variador de frecuencia
Un variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de
corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor.
Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de
frecuencia son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable, drivers de CA,
microdrivers o inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son
llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia).
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de
un motor de corriente alterna (CA) está determinada por la frecuencia de CA suministrada y el
número de polos en el estator, de acuerdo con la relación:
Donde
RPM = Revoluciones por minuto
f = frecuencia de suministro CA (Hercio)
p = Número de polos (adimensional)
Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en Motor
asíncrono son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada resultarían en 3000 RPM, 1500
RPM, 1000 RPM y 750 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente. Dependiendo
de la ubicación funciona en 50 Hz o 60 Hz.
En los motores asíncronos las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio
asincronismo que indica su nombre. En estos se produce un desfase mínimo entre la velocidad de
rotación (RPM) del rotor (velocidad "real" o "de salida") comparativamente con la cantidad de RPM
del campo magnético (las cuales si deberían cumplir la ecuación arriba mencionada tanto en
Motores síncronos como en motores asíncronos ) debido a que sólo es atraído por el campo
magnético exterior que lo aventaja siempre en velocidad (de lo contrario el motor dejaría de girar
en los momentos en los que alcanzase al campo magnético).
38
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.2.1
Variador de CA de frecuencia ajustable Powerflex 40
3.2.1.1 Temperatura ambiente de funcionamiento
Como se puede observar en la siguiente tabla se muestra a que temperaturas el variador de
frecuencia puede funcionar.
Temperatura ambiente
Mínimo
Máximo
40º C (104 ºF)
10 ºC (14º F)
50 ºC (122 ºF)
Tabla 3.2 Temperaturas de funcionamiento
3.2.1.2 Especificaciones, fusibles y disyuntores
A continuación se hace referencia a las características nominales del variador de frecuencia entre
las cuales se encuentran los voltajes, amperajes, fusibles entre otros.
Tabla 3.3 Características nominales del variador
39
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
En la siguiente tabla se muestran las características del variador de frecuencia entre las cuales se
encuentran las entradas y salidas analógicas las cuales son de importancia para la aplicación a
nuestro proyecto.
Tabla 3.4 Características nominales del variador
40
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.3
Sensor Ultrasónico
El sensor ultrasónico emite cíclicamente un impulso acústico de alta frecuencia y corta duración.
Este impulso se propaga a la velocidad del sonido por el aire. Al encontrar un objeto, es reflejado y
vuelve como eco al sensor ultrasónico. Este último calcula internamente la distancia hacia el
objeto, basado en el tiempo transcurrido entre la emisión de la señal acústica y la recepción de la
señal de eco.
Figura 3.9 Función del sensor ultrasónico
Como la distancia hacia el objeto es medida por medio del tiempo de recorrido del sonido, y no por
una medición de la intensidad, los sensores ultrasónicos son insensibles hacia el ruido de fondo.
Prácticamente todos los materiales que reflejan el sonido son detectados, independientemente de
su color. Aún materiales transparentes o láminas delgadas no presentan problemas para los
sensores ultrasónicos.
Los sensores ultrasónicos permiten medir distancias entre 30 mm y 10 m, pudiendo indicar el valor
medido con una precisión de milímetro, gracias a la medición del tiempo de recorrido. Algunos
sensores pueden inclusive obtener una precisión de la medición de distancia de menos de 0,18
mm.
Los sensores funcionan en medio polvoriento o en una niebla de pintura. Depósitos delgados sobre
la membrana del sensor tampoco influyen sobre la función.
Hoy día, sensores con una zona ciega de sólo 30 mm y un haz acústico sumamente fino permiten
aplicaciones totalmente nuevas: mediciones del nivel de llenado de vasos de yogur o de tubos de
ensayo, así como la detección de pequeñas botellas en la industria del envasado no presentan
problema alguno.
Figura 3.10 ejemplo del sensor ultrasónico
41
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.3.1 Sensor ultrasonido del eco
Un convertidor ultrasónico emite un corto tren de ondas que se propaga con la velocidad del sonido
del medio circundante.
Cuando choca contra un objeto, una parte de las ondas se refleja hacia el sensor. Este eco es
detectado y ampliado por un amplificador para convertirse en una señal evaluable. En base al
tiempo de recorrido del eco y la velocidad del sonido, el controlador integrado calcula la diferencia.
La zona en la que el sensor puede detectar objetos, queda delimitada por el alcance más pequeño
y el más grande. Éste a su vez queda determinado por el tamaño de convertidor del cual depende
también el tamaño de la zona ciega. En la zona ciega, el sensor ultrasónico no puede detectar
ningún objeto. Esta zona es producida por la duración del impulso de transmisión y el tiempo de
oscilación del convertidor de sonido.
Figura 3.11 Márgenes de detección del sensor ultrasónico
3.3.2 Generalidades
Montaje
Los sensores ultrasónicos pueden montarse en cualquier posición, siempre y cuando se eviten las
acumulaciones sobre la cara activa respecto al sonido. Mediante los ángulos de inversión de
sonido incluso puede invertirse el lóbulo ultrasónico, pero a cargo del alcance máximo.
Distancia Mínima
En caso de un montaje inapropiado puede ocurrir que los sensores ultrasónicos se influyan
mutuamente provocando conmutaciones erróneas. Para evitar las mismas es necesario cumplir
las distancias mínimas. No obstante, algunos de los BUS pueden suprimir esta influencia mutua
mediante la sincronización.
42
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Margen de captación
El ángulo de abertura de los lóbulos de sonido es de aproximada- mente 8°. Este ángulo
corresponde aproximadamente al límite de 3 dB de la máxima distancia de detección. Pero
también fuera de este ángulo aún es posible detectar los objetos con el correspondiente tamaño, la
forma y el acabado de las superficies. La siguiente figura muestra la zona de captación de una
placa de medición normalizada plana (A) de 100×100 mm perpendicularmente al sentido de
propagación del ultrasonido, así como la zona de captación de una barra redonda (B) con un
diámetro de 25 mm. La captación delos objetos indicados queda garantizada dentro de estas
zonas.
Figura 3.12 Margen de captación
Zona ciega
Los sensores ultrasónicos utilizan un convertidor para transmitir y recibir el impulso ultrasónico.
Como es lógico, éste no puede transmitir y recibir al mismo tiempo, por lo que se obtiene una zona
delante del sensor en la cual no es posible determinar la posición del objeto.
Abertura del cono de sonido
La abertura del cono de ruido es de aproximadamente 8° e indica el límite de 3 dB. En el entorno
más cercano del lóbulo de sonido pueden detectarse objetos incluso fuera de estos límites. El
diámetro del lóbulo ultrasónico aumenta según aumenta la distancia respecto al sensor y de forma
proporcional disminuye su densidad energética. Lo mismo es aplicable de igual modo al lóbulo
reflejado en su recorrido entre el objeto a detectar y el receptor.
Resolución
La resolución es la menor variación de distancia que produce una modificación de la magnitud de
salida.
Histéresis
La histéresis es la diferencia de distancia entre el punto de conexión (con el objeto aproximándose)
y el punto de desconexión (con el objeto alejándose).
Superficie activa
La superficie activa del sensor ultrasónico (convertidor) se compone de una mezcla de bola hueca
de vidrio de resina epoxi y es la zona por la que el ultrasonido entra en el espacio de aire.
43
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.3.3
Sensor de ultrasónico de largo alcance QT50U
Características









Alcance de la detección extendido de 8 m.
La zona ciega es sólo 2,5% del rango de detección total.
Disponibles en modelos analógico o digital.
El modo de detección retro-sónica elimina la zona ciega.
Carcasa totalmente sellada y resistente a los golpes, ideal para la supervisión del nivel de
líquidos y sólidos.
La unidad analógica ofrece supervisión continua.
La opción dual-digital ofrece límites independientes de cerca y lejos para ambas salidas –
ideal para aplicaciones que requieran detección de límite alto y bajo.
El microprocesador avanzado y el interruptor DIP de 8 pines ofrecen un gran número de
configuraciones.
Circuitos de compensación de la temperatura para mejorar la precisión durante la
detección.
Figura 3.13 Sensor ultrasónico
Tabla 3.5 Gráfico del sensor en función
44
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.3.3.1 Diagrama de Cableado del sensor ultrasónico
Figura 3.14 Cableado del sensor
3.3.3.2 Especificaciones
Tabla 3.6 Características del sensor
45
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.3.3.3 Dimensiones (mm)
Figura 3.15 Dimensiones del sensor
3.3.3.4 Indicadores
Figura 3.16 Indicadores del sensor
46
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4 PLC
El término PLC proviene de las siglas en inglés para Programmable Logic Controller, que traducido
al español se entiende como “Controlador Lógico Programable”. Se trata de un equipo electrónico,
que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos
secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en
ambientes industriales.
Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta
información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida por
captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de los
accionadores de la instalación.
Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de fabricación de plástico,
en máquinas de embalajes, entre otras; en fin, son posibles de encontrar en todas aquellas
maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así como también, en aquellas que
realizan maniobras de instalación, señalización y control.
Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran operaciones como las de
detección y de mando, en las que se elaboran y envían datos de acción a los pre-accionadores y
accionadores. Además cumplen la importante función de programación, pudiendo introducir, crear
y modificar las aplicaciones del programa.
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es posible
ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos
adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además
permiten ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina con el
mismo equipo. Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los controladores lógicos
programables, o PLCs, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos
calificados y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento.
Figura 3.17 PLC
47
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.1 Plc Micrologix 1100
El Micrologix 1100 es un PLC perteneciente al fabricante Allen Bradley. El Micrologix 1100 está
diseñado para ampliar las aplicaciones a través de módulos de expansión de entradas analógicas
o digitales, comunicación Ethernet y visualización. Esta clase de PLCs utilizan el software de
programación RSLogix 500, el controlador Micrologix 1100 puede ser programado con el mismo set
de instrucciones de las familias de controladores Micrologix 1000, Micrologix 1200, Micrologix 1500
y SLC 500. Cada controlador trae incorporado un puerto serial que soporta el protocolo RS232/RS–485 y conexión a una red de comunicaciones, trae además un puerto Ethernet/IP que
soporta comunicación Ethernet peer to peer (punto a punto). Un pantalla LCD incorporada en el
PLC permite el monitoreo del estados de las entradas y salidas del controlador.
Figura 3.18PLC Micrologix 1100
3.4.1.1 Ventajas del Micrologix 1100












Memoria de 8 Kb (4 Kb para programa y 4 Kb para datos)
Una genuina edición online (conexión PLC - Computador) permite la puesta a punto del
programa, incluyendo PID sin cambiar a estado de desconexión (offline).
Soporta la edición online del Micrologix 1100 con RSLogix 500 Professional, Standard y
Starter en versión 7.0 o superior.
Cambio de modo Run/Remote/Program
Almacenamiento de recetas
Opciones de alto rendimiento para expansión de entradas y salidas, hasta cuatro módulos
de expansión “1762” en cualquier combinación.
Entradas de alta velocidad que pueden ser utilizadas individualmente como receptor de
pulsos, eventos de interrupciones, o alternadamente combinados como un contador de 20
KHz de alta velocidad.
Dos entradas análogas incorporadas de a 0 – 10 Vdc con 10 bits de resolución.
Dos salidas de alta velocidad que pueden ser configuradas como salidas a 20 KHz de PTO
(Pulse Train Output) o como PWM (Pulse Width Modulated). (en el modelo 1763-L16BBB
solamente).
Varias entradas comunes y varias salidas provistas de aislamiento individual para
aplicaciones de multi-voltaje. (120/220 VAC y 120VDC)
Alta resolución de 1 ms para temporizadores
Canal 0 de comunicación provisto de aislamiento RS-232 o RS-485 compatible
eléctricamente.
48
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO





A través de RS-232, soportaDF1 Full Duplex / DF1 Half Duplex Master y Slave / DF1 Radio
Modem / ASCII. Adicionalmente DH-485.
Soporta directamente la interfaz DH-485 y redes Modbus™ RTU Master / Slave con el
módulo 1761-NET-AIC sin un conversor externo.
Canal 1 de comunicación, consiste de un puerto RJ45 incorporado que soporta
Ethernet/IP. Este puerto de 10/100 Mbps soporta BOOTP y DHCP.
Incluye reloj de tiempo real.
Módulo de memoria externo para respaldar programas, transportar programas o
transferirlos a otro controlador.
3.4.1.2 Descripción del controlador
Item
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Descripción
Bloque de terminales de salida
Conector de la batería
Interface del conector de bus a las E/S de expansión
Batería
Bloque de terminales de entrada
Pantalla de cristal líquido
Teclado de la pantalla de cristal líquido (ESC, OK, arriba, abajo, izquierda, derecha)
Indicadores LED de estado
Cubierta del puerto del módulo de memoria, o módulo de memoria
Seguros de riel DIN
Puerto de comunicación RS-232/485 (canal 0, aislado)
Puerto Ethernet (canal 1)
Figura 3.19 Descripción del PLC
Tabla 3.7 Especificaciones de I / O del PLC
49
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.1.3 Especificaciones generales del controlador
3.4.1.4
Tabla 3.8 Especificaciones generales del PLC
3.4.1.4 Especificaciones y certificaciones ambientales
50
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Tabla 3.9 Especificaciones y certificaciones ambientales
3.4.1.5 Alimentación eléctrica y configuración de E/S del controlador Micrologix 1100
Tabla 3.10 Alimentación eléctrica y configuración de E/S
3.4.1.6 Especificaciones de la fuente de alimentación eléctrica del controlador Micrologix
1100
Tabla 3.11 Especificaciones de la fuente de alimentación eléctrica
51
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.1.7 Especificaciones de las entradas digitales del controlador Micrologix 1100
Tabla 3.12 Especificaciones de las entradas digitales
3.4.1.8 Especificaciones de las salidas digitales del controlador Micrologix 1100
Tabla 3.13 Especificaciones de las salidas digitales
52
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.1.9 Especificaciones de las entradas analógicas del controlador Micrologix 1100
Tabla 3.14 Especificaciones de las entradas analógicas
3.4.1.10 Clasificación de los contactos de relé del Micrologix 1100
Tabla 3.15 Clasificación de los contactos relé
53
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.2
Módulo de expansión
Los controladores Micrologix 1100 se expanden con la misma plataforma de E/S 1762 que los
controladores Micrologix 1200. Los módulos de expansión de E/S 1762 proporcionan una
funcionalidad superior en un paquete de bajo costo y de tamaño reducido. Una variedad de
módulos complementan y amplían las capacidades de los controladores Micrologix 1100 al
maximizar la flexibilidad en cuanto a las cantidades y tipos de E/S.
El diseño del sistema Micrologix 1100 permite que los módulos puedan ser montados en riel DIN o
en panel. Los seguros DIN y los agujeros para los tornillos de montaje son una parte integral del
diseño del paquete. Las E/S del controlador se pueden expandir usando hasta cuatro módulos de
E/S 1762.
Ventajas
•
•
•
•
•
•
•
Diseño que no requiere bastidor, lo que evita un mayor costo e inventario de sistema
Dimensiones reducidas con E/S de densidad alta, minimizando los requisitos de espacio
del panel
Bus de E/S de gran rendimiento integral
Codificación de software para prevenir posiciones incorrectas dentro del sistema
La amplia funcionalidad de E/S cubre una amplia gama de aplicaciones
Voltajes de Relé CA/CC: 24 VCC, 120 VCA y 240 VCA
Módulos de entrada de temperatura: termopar/mV y RTD/resistencia
En la figura siguiente se muestra el micro controlador Micrologix 1100 con 2 módulos de expansión
Figura 3.20 PLC con módulos de expansión
54
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.2.4 Módulo de expansión 1762 – IF2OF2
Este módulo de expansión agrega dos salidas analógicas de voltaje/corriente y dos entradas
analógicas de voltaje/corriente.
3.4.2.5 Descripción del módulo de expansión
Ítem
Descripción
1a
1b
2
3
4
5
6
7
8
9
Lengüeta superior para montaje en panel
Lengüeta inferior para montaje en panel
Indicadores LED para diagnóstico de E/S
Puerta del módulo con etiqueta identificadora de terminales
Conector de bus con pines macho
Cubierta de conector de bus
Cable plano con conector de bus (pines hembra)
Bloque de terminales
Seguro de riel DIN
Lazo de extracción
Figura 3.21 Módulo de expansión
55
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.2.6 Especificaciones de los comunes de los módulos de expansión analógicos
Tabla 3.16 Especificaciones de los comunes de los módulos de expansión analógicos
3.4.2.7 Especificaciones de módulos de entradas analógicas de expansión
Tabla 3.17 Especificaciones de módulos de entradas analógicas de expansión
3.4.2.8 Especificaciones del módulo de salidas analógicas de expansión
Tabla 3.18 Especificaciones del módulo de salidas analógicas de expansión
56
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
3.4.2.9 Ensamblaje del sistema
El módulo de E/S de ampliación se conecta al controlador o a otro módulo de E/S mediante un
cable plano después del montaje, tal como se muestra abajo (Figura 3.25).
Figura 3.22 Montaje del módulo con el controlador
Figura 3.23 Montaje del módulo con PLC
57
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
En este capítulo se muestra la integración de lo propuesto para la automatización del alimentador
de la máquina de extrusión de plástico, así como los diagramas eléctrico de conexión de los
elementos que intervienen en el proceso.
58
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.1 VARIADOR DE FRECUENCIA
4.1.1
Conexión a tierra típica
En la figura siguiente se muestra la conexión a tierra que se emplea en el variador de frecuencia
como se puede observar en la figura el motor se conecta a los bornes del variador con la
señalización U, V y W.
Figura 4.1 Conexión a tierra típica
4.1.2
Desconexión de los varistores
A fin de evitar daños en el variador, los varistores conectados a tierra deben desconectarse si el
variador está instalado en un sistema de distribución sin conexión a tierra donde las tensiones
entre línea y tierra en cualquier fase puedan superar el 125 % del nivel de tensión entre una línea y
otra.
4.1.3
Desmontaje de varistores entre fase y tierra
En la figura siguiente se muestra el desmontaje de los varistores del variador de frecuencia
Figura 4.2 Desmontaje de varistores
59
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.1.4
Bloque de terminales de conexión eléctrica
En la siguiente figura se muestra las terminales de conexión que tiene el variador de frecuencia
PowerFlex 40.
Figura 4.3 terminales de conexión eléctrica
En la tabla siguiente se muestra la descripción de cada una de las terminales del variador
Tabla 4.1 Descripción de los bornes del variador
60
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.1.5
Condiciones de alimentación de entrada
Tabla 4.2 Condiciones de alimentación de entrada
(1)
Para variadores aplicados en un triángulo abierto con un sistema neutro conectado a
tierra de fase media, la fase opuesta a la fase tomada en el medio al neutro o a tierra se
conoce como “rama de extensión”, “rama alta”, “rama roja”, etc. Esta rama debe
identificarse en todo el sistema con cinta adhesiva roja o anaranjada en el cable en cada
punto de conexión. La rama de extensión debe conectarse a la fase B central en el
reactor.
61
AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.1.6
Diagrama de bloque de cableado de control
A continuación se muestra el diagrama del variador de frecuencia con sus terminales
Figura 4.4 Diagrama de bloque de cableado
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.1.7
Designaciones de terminales de E/S de control
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Tabla 4.3 Descripción de E/S de control del variador de frecuencia
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.2 Diagrama del PLC
Figura 4.5 Configuraciones de bloque de terminales
4.2.1
Cableado de los canales analógicos
Los circuitos de entrada analógica pueden monitorear señales de voltaje y convertirlas a datos
digitales en serie.
Figura 4.6 Cableado de canales analógicos
El controlador no proporciona alimentación de lazo para las entradas analógicas. Use una fuente
de alimentación eléctrica apropiada según las especificaciones del transmisor, como se muestra a
continuación.
Figura 4.7 Especificaciones del transmisor
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
A continuación se muestra el diagrama de cableado de la entrada del microcontrolador Micrologix
1100.
Figura 4.8 Diagrama de cableado de la entrada
En la siguiente figura se muestra el cableado de la entrada como drenador y esta se activa cuando
el voltaje de alto nivel se aplica al terminal de entrada (activo alto). Conecte la fuente de
alimentación eléctrica VCC (–) al terminal COM de CC Micrologix.
Figura 4.9Diagrama de cableado de la entrada del drenador
En la siguiente figura se muestra el cableado de la entrada como surtidor y esta se activa cuando
el voltaje de bajo nivel se aplica al terminal de entrada (activo bajo). Conecte la fuente de
alimentación eléctrica VCC (–) al terminal COM de CC Micrologix.
Figura 4.10Diagrama de cableado de la entrada del surtidor
En la siguiente figura se muestra el cableado de la salida del micro controlador Micrologix 1100
Figura 4.11 Diagrama de cableado de la salida
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.3 Módulo de expansión
Seleccione el tipo de entrada, corriente o de tensión, utilizando los interruptores situados sobre el
módulo de circuito y el tipo de entrada / bits rango de selección en los datos de configuración de
archivos. Puede acceder a los interruptores a través de la ranuras de ventilación en la parte
superior del módulo. Interruptor de 1 canal de los controles 0, el interruptor 2 controles de canal 1.
La configuración predeterminada de fábrica tanto para switch 1 y el switch 2 es de corriente. Las
posiciones del interruptor se muestran a continuación (figura 4.13).
Figura 4.12 cableado del modulo
Figura 4.13 Posiciones del interruptor
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
La siguiente figura muestra la expansión analógica en el modulo
Figura 4.14 Expansión del modulo
Tipos de Transmisión del sensor diferencial
Figura 4.15 Transmisión del sensor
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.4 Diagrama de conexión del motor con el variador
A continuación se muestra la conexión entre el motor y el variador de frecuencia
Fig 4.16 Conexión del motor con el variador
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.4.1
Diagrama de conexión del controlador Micrologix 1100 a la corriente
A continuación se muestra la conexión del PLC a la corriente.
Figura 4.17 Conexión del PLC a la corriente
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.4.2
Alambrado del PLC Micrologix 1100
Figura 4.12 Diagrama de alambrado del micro controlador Micrologix 1100
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
Diagrama de conexión entre el variador PowerFlex 40, Controlador Micrologix 1100 y
módulo de expansión
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
4.5 Diagrama de flujo
Inicio
* Contenido de
pellets en el
depósito
NO
SI
Sensar el nivel de la
tolva
Definir
velocidad de
acuerdo al
nivel de la
tolva
Encender elevador
de cangilones
Comenzar el llenado
de la tolva
Sensar
continuamente
el nivel de la
tolva
Inicio
En esta sección se presenta el diagrama de flujo para realizar la programación del PLC, el motivo
por el cual se presenta de esta forma y no en algún lenguaje convencional de programación para el
PLC como son AWL (lista de instrucciones), FUP (diagrama de funciones lógicas), KOP (diagrama
de escalera o contactos), es porque a partir de un diagrama de este tipo se puede realizar la
programación en cualquier lenguaje que maneje el dispositivo controlador.
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
En este capítulo se hace una cuantificación y contabilización del costo total del proyecto, así como
los beneficios que se obtendrán del mismo, a su vez complementándolo con recomendaciones a
trabajos futuros que pudiesen beneficiar a la empresa e incrementar su producción y
aseguramiento de su personal.
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
5.1 Costos
Se tomó en cuenta la calidad y el precio para la elección del equipo que se va a implementar en el
proyecto, a continuación se describe la cantidad y el costo de estos, así mismo como la mano de
obra y costes de instalación.
Ca nt i da d
Des c r i pc ió n
Pr ec io u n it ar i o
1 pi ez a
E lev a d or de c an g i lo n e s
$3 6 5, 2 98. 0 0 m. n
1 pi ez a
S ens or u lt r as ó n ic o
$4, 83 4. 0 0 m. n
1 pi ez a
V ar ia d or d e f r ec u enc i a
$9, 52 0. 5 5 m. n
1 pi ez a
P lc M ic r ol o g ix m ar c a
A l le n- Br ad l e y m o de l o 11 0 0
$7, 65 3. 8 5 m. n
1 pi ez a
Mó d u lo de ex p ans i ó n
mo d e lo 17 6 2 – I F2O F2
$4, 24 6. 2 0 m. n
Ma no de obr a
I nc l u ye ins t al ac i ón de
t od os l os eq u i pos ,
pr o gr a mac i ó n y
ma nt e n i mi e nt o p or 1 a ño.
Tabla 5.1 Cotizaciones
$9 8, 5 3 4. 57 m. n
5.2 Beneficios
De acuerdo a la propuesta, se escatimo que la empresa Xactico W S.A de CV invertirá de acuerdo
a nuestro proyecto un costo total de $490,087.17 m.n, tomándose en cuenta que este precio lo
remunerara en un tiempo no menor de un año ya que este tipo de automatización agilizara el
proceso de inyección de plástico y a sí mismo reduciendo el riesgo del personal involucrado en la
parte de este proceso.
5.3 Proyectos a futuro
Dentro de los proyectos a futuro se tiene una amplia automatización para toda la empresa, dentro
de los cuales está principalmente el de automatizar las 17 máquinas de inyección de plástico con
las que cuenta la empresa Xactico W S.A de C.V, el propósito de esta automatización es que el
proceso sea totalmente seguro y que la producción del mismo aumente con la finalidad de
recuperar lo invertido en el tiempo menor posible.
5.4 Conclusiones
Basándonos en los objetivos de la automatización de esta máquina inyectora, podemos concluir
que con las nuevas tecnologías pueden hacer más rápidos y eficientes los procesos de producción
obviamente con el incremento sincronizado de la seguridad del proceso y del personal de la
empresa.
Se alcanzaron con éxito tanto el objetivo general el cual era la automatización de la máquina de
inyección de plástico aplicando tecnologías a nuestro alcance, así mismo se logró tener éxito en
cada uno de los objetivos específicos, se estudió ampliamente tanto la estructura como el
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
funcionamiento de la máquina para así mismo poder aplicar la correcta tecnología para la
automatización.
Se redujo considerablemente el riesgo para los trabajadores, y así la intervención de la mano del
hombre.
BIBLIOGRAFIA
Manual de operación de la máquina Husky




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http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/capitulo2.htm
http://www.mater.upm.es/polimeros/Documentos/Cap6_7Soplado.pdf
http://www.microsonic.de/Default.aspx/G/111327/L/1034/R/1/T/131421/A/1/ID/130845
http://www.ryson.com/Bucket.htm
http://forums.mrplc.com/index.php?act=Attach&type=post&id=4216
http://www.kmutech.com/PLC.htm
http://www.ab.com/programmablecontrol/plc/micrologix1100/
Catálogo gr22b-qs001_-es-p PowerFlex 40 Rockwell Automation
Catálogo 1763-in001-mu-p Micrologix 1100 Rockwell Automation
Catálogo 1761-in001_-mu-p Micrologix 1000 Rockwell Automation
Catalogo 1761-in001_-mu-p Micrologix 1000 Rockwell Automation
Catalogo 1761-L10BWB Micrologix 1000 Rockwell Automation
Catálogo 1763-in001_-en-p Micrologix 1100 Rockwell Automation
Catálogo 1763-rm001_-en-p Micrologix 1100 Rockwell Automation
Catálogo 1763-um001_-en-p Micrologix 1100 Rockwell Automation
Guía de selección _Guide-1761-SG001B Rockwell Automation
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
GLOSARIO
ACCIONADORES: Usan la energía eléctrica, son por ejemplo, electroválvulas, motores,
resistencias, cabezas de soldadura, etc.
ACUMULADORES:Batería eléctrica recargable que suministra potencia ininterrumpidamente ante
caídas de la red eléctrica. Su autonomía depende de su capacidad.
AUTOMATIZACIÓN: El término automatización se refiere a una amplia variedad de sistemas y
procesos que operan con mínima o sin intervención del ser humano.
CANGILONES: Un elevador de cangilones es un mecanismo que se emplea para el acarreo o
manejo de materiales a granel verticalmente (como en el caso de granos, semillas, fertilizantes,
etc.)
EFICIENTE:
La palabra eficiencia proviene del latín efficientia que en español quiere decir,
acción, fuerza, producción. Se define como la capacidad de disponer de alguien o de algo para
conseguir un efecto determinado
HISTÉRESIS:El fenómeno de inercia por el cual un material ofreciendo resistencia a un cambio,
tiene una tendencia a conservar sus propiedades.
HUSILLO: El husillo de extrusión es básicamente un tornillo de Arquímedes fijado por un extremo a
un motor que lo hace girar a una velocidad angular previamente decidida en los procesos de
Moldeo por inyección y extrusión. Este husillo tiene un canal separado por álabes que sirven para
cortar y empujar el flujo. Sus formas y diseños son muy diferentes, dependiendo del polímero que
se desee procesar.
INYECCIÓN: La inyección es un procedimiento mediante el cual se hace pasar un líquido o un
material viscoso a través de un tubo o un conducto circular para un determinado fin.
INYECCIÓN DE PLÁSTICO: Es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero o
cerámico en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio
pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en
polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la
pieza moldeada.
PELLETS: Es una denominación genérica, no española, utilizada para referirse a pequeñas
porciones de material aglomerado o comprimido.
PELLET PLÁSTICO: Pequeñas concentraciones de resina.
PISTÓN: Se denomina pistón a uno de los elementos básicos del motor de combustión interna. Se
trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles
llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el
cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y
volumen del fluido.
PLC: Proviene de las siglas en inglés para ProgrammableLogicControler, que traducido al español
se entiende como “Controlador Lógico Programable”.
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AUTOMATIZACIÓN DEL ALIMENTADOR DE UNA MÁQUINA DE EXTRUSIÓN DE
PLÁSTICO
POLIETILENO: El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el
plástico más popular del mundo. Éste es el polímero que hace las bolsas de almacén, los frascos
de Shampú, los juguetes de los niños, e incluso chalecos a prueba de balas. Por ser un material
tan versátil, tiene una estructura muy simple, la más simple de todos los polímeros comerciales.
RESINA: La resina es cualquiera de las sustancias de secreción de las plantas con aspecto y
propiedades más o menos análogas a las de los productos así denominados. Se puede considerar
como resina las sustancias que sufren un proceso de polimerización o secado dando lugar a
productos sólidos siendo en primer lugar líquidas
SEGURIDAD: El término seguridad proviene de la palabra securitas del latín. Cotidianamente se
puede referir a la seguridad como la ausencia de riesgo o también a la confianza en algo.
VÁLVULAS: Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar,
detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre,
cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
VÁLVULA DE CONTROL: La válvula automática de control generalmente constituye el último
elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio
cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma
determinada.
VARISTORES: Es un componente electrónico cuya resistencia óhmica disminuye cuando la
tensión eléctrica que se le aplica aumenta; tienen un tiempo de respuesta rápido y son utilizados
como limitadores de picos voltaje. Fabricados básicamente con óxido de zinc y dependiendo del
fabricante se le añaden otros materiales para agregarle las características no lineales deseables.
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