(Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO TÍTULO Automatización de sierra de corte frio de prensa extrusora de aluminio para la empresa alumina. INTEGRANTES Código Nombre completo e-mail Programa 1113679417 Jaime Narvaez Murillo [email protected] du.co Tecnología Electrónica Industrial 1144131855 Andres Felipe Escobar Obando 1130637474 Álvaro Antonio Cortes Moriano [email protected] du.co [email protected] niajc.edu.co Tecnología Electrónica Industrial Tecnología Electrónica Industrial DIRECTOR Identificación Nombre completo e-mail PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN Actualmente la empresa cuenta con una sierra de corte totalmente automática y una manual, la maquina automática tiene la capacidad de realizar 348 cortes en un tiempo productivo de 6 horas mientras la maquina manual realiza 240 cortes en el mismo tiempo, por lo cual vemos que la maquina automática es más eficiente por 108 cortes lo que equivale a un 31% más productiva, de igual forma la maquina automática es más precisa ya que el corte manual tiene una tolerancia de error de y es más segura ya que no requiere de maniobras adicionales. Causas: maquina vieja, falta de sensores y actuadores PLANTEAMIENTO Consecuencias: demora más los procesos, poca precisión en el corte por lo tanto, se requiere actualizar la máquina para poder aumentar la producción en la línea de trabajo. Esta automatización la realizaremos por medio un PLC el cual tendrá en su programación la posibilidad de operar en automático desde una HMI donde solo ingresara los datos necesarios para que ella realice los cortes en los perfiles de aluminio los cuales tienen una medida estándar de 36 metros de largo y se cortan dependiendo la oferta a trabajar. Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 1 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO FORMULACIÓN SISTEMATIZACIÓN ¿Como diseñar e Implementar un sistema de control para sierra de corte frio de prensa extrusora de aluminio que realice los corte de manera precisa, eficiente y en un menor tiempo? 1. ¿Como caracterizar la prensa para encontrar los componentes adecuados para la automatización? 2. ¿Qué tipo de PLC se adapta mejor a las necesidades de la automatización y qué sensores y actuadores deberíamos de elegir? 3. ¿Cómo configurar los parámetros de corte de la sierra? OBJETIVOS GENERAL Diseñar e implementar un sistema automatizado que ejecute los cortes en un menor tiempo, de manera precisa y en base la medida de corte configurada. Caracterizar la prensa para identificar elementos que puedan servir para la automatización. ESPECÍFICOS Diseñar un sistema de control automatizado utilizando un PLC (Controlador Lógico Programable) Desarrollo de una interfaz intuitiva de usuario que permita a los operarios configurar fácilmente la longitud de corte de los perfiles. RESULTADOS E IMPACTOS ESPERADO Un informe con plano eléctrico y listado de componentes necesarios para la automatización y características de la maquina Se realizará la instalación y conexión de sensores, micros de seguridad, y actuadores. (se entrega un sistema de control automatizado) Se integrarán los elementos de control y actuadores al PLC, junto a la programación en LADDER Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 2 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO para el PLC y la programación para el HMI mediante FACTORYTALK VIEW. Este proyecto tiene el potencial de transformar significativamente la operación de la sierra de corte. Los impactos incluirán una mejora en la eficiencia y la seguridad, una reducción de costos y desperdicios, y un impacto positivo en la competitividad de la empresa. A largo plazo, la implementación de la automatización no solo generará un retorno financiero, sino que también fomentará una cultura de innovación y sostenibilidad dentro de la organización, además, mejorando la productividad de la máquina. JUSTIFICACIÓN El proyecto de automatización de la sierra se justifica claramente debido a sus múltiples beneficios: un incremento en la eficiencia operativa y la precisión, una mayor seguridad para los trabajadores, la reducción de costos a largo plazo y una mejora significativa en la competitividad de la empresa. La inversión inicial se recupera rápidamente a través de la optimización de recursos, la reducción de tiempos muertos y la minimización de errores. Además, contribuye a la sostenibilidad mediante un uso más eficiente de materiales y energía. MARCO DE REFERENCIA ANTECEDENTES (citación en normas apa y una breve descripción de como ese proyecto nos ha ayudado a realizar nuestro proyecto) Los proyectos de automatización han sido exitosos en diversos sectores. Los beneficios documentados incluyen aumentos en la productividad, reducciones en los errores de corte, mejoras en la seguridad laboral y una mayor precisión. Empresas de todos los tamaños, desde grandes fabricantes hasta pequeñas empresas, han experimentado resultados positivos al implementar soluciones automatizadas. Estos antecedentes sugieren que un proyecto de automatización de una sierra de corte manual puede generar impactos positivos en términos de eficiencia, costos y calidad del producto. En Colombia, la automatización ha ganado terreno en diversas industrias, y aunque no siempre se publican casos específicos sobre la automatización de sierras de corte, los proyectos exitosos en sectores como la metalmecánica y la madera muestran que la implementación de maquinaria automatizada puede generar importantes beneficios. Estos incluyen aumentos en la productividad, reducción de errores, mayor Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 3 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO seguridad y ahorro en costos operativos. Las empresas colombianas que han adoptado la automatización en sus procesos de corte han visto mejoras significativas en su competitividad y eficiencia. La empresa Alúmina es una compañía dedicada a la extrusión de aluminio, un proceso en el cual perfiles de aluminio son fabricados a partir de barras de material. Uno de los elementos clave en esta línea de producción es la sierra de corte frío, que se utiliza para cortar los perfiles de aluminio en medidas específicas que satisfacen las necesidades del cliente. Actualmente, la empresa cuenta con una sierra totalmente automática y dos sierras manuales. La sierra manual presenta problemas de actualización debido a su antigüedad, además, son más lentas y presentan un mayor riesgo para los operadores. En el contexto actual, la empresa necesita optimizar la producción y mejorar la seguridad de los trabajadores en la línea de corte. Esto requiere una modernización de la sierra, la cual ya no cuenta con las características necesarias para operar de manera completamente automática ni ofrece los niveles de seguridad adecuados para proteger a los operarios. CONTEXTUAL Ante este desafío, la automatización de la sierra de corte frío se plantea como una solución viable. El objetivo es implementar un sistema de control automatizado utilizando un PLC (Controlador Lógico Programable) y una HMI (Interfaz HombreMáquina) que permita a los operarios configurar los parámetros del corte de manera sencilla, reduciendo el riesgo de errores y accidentes laborales. Además, la automatización garantizará un aumento en la eficiencia de la línea de producción, disminuyendo los tiempos de corte y mejorando la precisión de estos. Este proyecto se enmarca en un contexto global en el cual la automatización industrial está tomando un papel cada vez más relevante en la mejora de la competitividad de las empresas. La integración de tecnología en procesos manuales ha demostrado ser efectiva para reducir costos, mejorar la calidad del producto y aumentar la productividad. A nivel local, Colombia ha visto un incremento en la adopción de sistemas automatizados, especialmente en industrias relacionadas con el metal, la construcción y el plástico, con resultados positivos en términos de Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 4 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO eficiencia operativa. La modernización de la sierra de corte frío no solo impactará positivamente la productividad de la empresa Alúmina, sino que también mejorará las condiciones de seguridad para los operarios y reducirá los costos de operación a largo plazo, garantizando una mayor competitividad en el mercado. Automatización Industrial TEÓRICO CONCEPTUAL La automatización industrial se define como la utilización de sistemas de control, como computadores y robots, junto con tecnologías de la información, para operar equipos y procesos industriales con mínima o nula intervención humana. Esta disciplina busca mejorar la eficiencia, precisión y seguridad en las operaciones industriales, reduciendo costos y aumentando la productividad. 1. Sierra de Corte Frio. Una sierra en frío, también conocida como sierra en frío de corte de metal, es una herramienta de corte de metal de precisión que utiliza una cuchilla circular para procesar el material de forma eficaz y precisa. Este método de corte debe su nombre a sus características únicas de gestión térmica durante el funcionamiento. A medida que los dientes de la hoja de sierra entran en contacto con la pieza de trabajo, la mayor parte del calor generado se transfiere eficazmente a las virutas de metal (a menudo denominadas virutas en la terminología de mecanizado), en lugar de ser absorbido por la pieza de trabajo o la propia hoja. https://www.machinemfg.com/es/cold-saw/ 2. Competitividad. La competitividad es la capacidad de una persona u organización para desarrollar ventajas competitivas con respecto a sus competidores. Obteniendo así una posición destacada en su entorno. La competitividad generalmente se basa en una ventaja competitiva. Esto es una cierta habilidad, recursos, tecnología o atributos que hacen superior al que Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 5 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO la posee. Se trata de un concepto relativo donde se compara el rendimiento de una persona u organización con respecto a otras. https://economipedia.com/definiciones/competitividad.html 3. Automatización industrial. La automatización industrial es la tecnología que se aplica, mediante sistemas de control como computadores, robots y tecnologías de información, para el funcionamiento automático de diferentes maquinarias y procesos en una industria, sin la necesidad de operadores humanos. Busca reemplazar la toma de decisiones de los seres humanos y las actividades manuales de comando-respuesta con el uso de equipos mecanizados y comandos lógicos de programación. Anteriormente, el propósito de la automatización era incrementar la productividad, ya que los sistemas automatizados pueden funcionar las 24 horas del día, y reducir el costo asociado con los operadores humanos, como salarios y beneficios. https://www.lifeder.com/automatizacion-industrial/ 4. Controlador lógico programable (PLC). Entre las últimas innovaciones autómatas del mercado industrial se encuentra el PLC o Controlador Lógico Programable; se trata de una computadora industrial que tiene como objetivo principal la automatización de procesos en una línea de producción, por lo que está a cargo del control de los sistemas de las máquinas. Los PLCs son ampliamente utilizados en la industria para automatizar procesos de fabricación, controlar líneas de producción, monitorear sistemas complejos y mejorar la eficiencia operativa. Los sistemas automatizados basados en PLCs permiten reemplazar tareas manuales por acciones automáticas, lo que resulta en una mayor precisión, rapidez y consistencia en la producción. Para que funcione, es necesario que se realice una programación previa a la función que va a realizar. Para realizar esta programación se necesita un software específico adaptado a la marca y al lenguaje de programación que se Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 6 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO va a desarrollar. Básicamente, la función que tiene es detectar diversos tipos de señales del proceso, elaborar y enviar acciones de acuerdo con lo que se ha programado. Además, recibe configuraciones de los operadores (programadores) y da reporte a los mismos, aceptando modificaciones de programación cuando son necesarias. El Controlador Lógico Programable recibe información de sensores conectados o dispositivos de entrada, procesa los datos y dispara salidas basadas en parámetros preprogramados. Dependiendo de las entradas y salidas, puede monitorear y registrar datos de tiempo de ejecución, como la productividad de la máquina o la temperatura de operación, iniciar y detener procesos automáticamente, generar alarmas si la máquina funciona mal y más. Los controladores lógicos programables son una solución de control flexible y robusta, adaptable a casi cualquier aplicación. https://sdindustrial.com.mx/blog/que-es-un-plc/ 5. Interfaz Hombre-Maquina (HMI). un HMI o Interfaces Hombre Máquina (Human Machine Interface), es un sistema en el que se conecta un dispositivo con una persona. Esto suele utilizarse generalmente en procesos de gama industrial, donde se monitorean desde un panel de control todas las máquinas de producción de una fábrica. https://automatizaciones.mx/que-es-un-hmi-y-para-que-sirve-interfaz-hombremaquina/ 6. Sensores industriales Para poder controlar automáticamente un proceso de fabricación es necesario disponer de información sobre el estado del proceso. Esto se puede hacer midiendo diferentes magnitudes físicas que intervienen en el mismo. Pese a poder recibir diferentes nombres (detector, transductor, sonda), el sensor es el nombre más utilizado en control de autómatas para referirse al dispositivo que mide una magnitud física. En general estas magnitudes físicas no tienen por qué ser eléctricas, por lo que se utilizan transductores para convertir a señales eléctricas. Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 7 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO https://bookdown.org/alberto_brunete/intro_automatica/sensoresindustriales.html 7. Micros de Seguridad. Los micros de seguridad son dispositivos que se utilizan para proteger a las personas y los procesos, hay dos tipos de micros de seguridad: con enclavamiento y sin enclavamiento. Los micros de seguridad con enclavamiento mantienen las puertas enclavadas y evitan una intromisión o acceso no permitido. Los micros de seguridad sin enclavamiento se utilizan para supervisar resguardos y posiciones finales en sectores como la intra-logística, el sector del envase y embalaje, la industria del automóvil o las máquinas-herramienta. LEGAL METODOLOGÍA CRONOGRAMA RECURSOS Y PRESUPUESTO Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 8 (Formato en prueba) FACULTAD DE INGENIERÍAS PLANTILLA ANTEPROYECTO DE GRADO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS FECHA ENTREGA FECHA DE DEVOLUCIÓN (No diligenciar. Uso exclusivo docente asignatura) Resultado Evaluación: Valoración cualitativa: APROBADA, NO APROBADA, PENDIENTE. Valoración cuantitativa: 0.0 a 5.0 Observaciones: Este documento es propiedad de la Institución Universitaria Antonio José Camacho. Prohibida su reproducción por cualquier medio, sin previa autorización de la institución o los autores del proyecto. 9
