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CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA. “FABRICACIÓN DE UN MODELO A ESCALA DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALMACENAMIENTO, DOSIFICACIÓN Y TRANSPORTE DE COMPONENTES INERTES PARA EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE DINAMITA EN LA EMPRESA EXPLOCEN C.A.”.

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CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

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  1. CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA “FABRICACIÓN DE UN MODELO A ESCALA DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALMACENAMIENTO, DOSIFICACIÓN Y TRANSPORTE DE COMPONENTES INERTES PARA EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE DINAMITA EN LA EMPRESA EXPLOCEN C.A.” PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECATRÓNICO REALIZADO POR: CARLOS ANDRÉS BETANCOURT BACA DANIEL ALBERTO REYES UQUILLAS DIRECTOR: ING. RODOLFO GORDILLO O. CODIRECTOR: ING. JOSÉ PEREZ R.

  2. OBJETIVO GENERAL • Fabricar un modelo a escala de un sistema automático de almacenamiento, dosificación y transporte de componentes inertes para el proceso de elaboración de dinamita en la empresa EXPLOCEN C.A.

  3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Estudiar el proceso actual de fabricación de dinamita dentro de la empresa. • Diseñar un sistema automático de almacenamiento, dosificación y transporte de componentes inertes hacia la tolva mezcladora de la línea de producción de dinamita de la empresa. • Fabricar un prototipo a escala para verificar el correcto funcionamiento de todo el sistema. • Realizar pruebas del sistema y analizar los resultados de las mismas.

  4. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA Actualmente en la empresa el proceso de dosificación de materia prima es realizado de manera manual por operarios que pesan los componentes de forma individual y los depositan en una mezcladora. La capacidad de producción de dinamita en un turno de 8 horas es de 2000 [kg], donde la cantidad de materia inerte es de 700 [kg].

  5. JUSTIFICACIÓN • Dadas las características actuales del proceso, el cual es realizado de manera completamente manual, el diseño de un sistema automático de alimentación ayudará a mejorar 3 aspectos fundamentales: • la precisión de dosificación de los materiales en los porcentajes requeridos para obtener un producto de mejor calidad. • Mayor eficiencia en el proceso. • Ambiente más saludable para el trabajador.

  6. JUSTIFICACIÓN Al automatizar el proceso con el sistema de alimentación automático se puede tener una mejora de producción de 125 [kg/h] teóricamente, pero teniendo consideraciones de eficiencia del sistema automatizado, se plantea una mejora de 100 [kg/h], es decir del 40% de la producción actual. Planteado este aumento en la producción se obtuvo la masa que requiere cada silo para tres turnos de trabajo de 8 horas.

  7. JUSTIFICACIÓN EL MODELO A ESCALA Es importante la realización de pruebas a escala, debido a que éstas arrojan resultados apropiados para una toma de decisiones temprana, sin incurrir en gastos innecesarios, y aplicación rápida de correctivos de ser necesarios, es por eso que la construcción de un adecuado modelo a escala del sistema será parte fundamental del trabajo a realizarse.

  8. ALCANCE DEL PROYECTO El desarrollo del sistema de almacenamiento, dosificación y transporte está planteado en las siguientes etapas: Diseño mecánico del sistema de almacenamiento a escala real. Diseño y selección de los elementos de dosificación, acoplados al sistema de almacenamiento a escala real. Diseño y selección de los elementos de transporte a escala real. Diseño de los componentes eléctricos y electrónicos para la alimentación, control y comunicación del sistema a escala real.

  9. ALCANCE DEL PROYECTO Desarrollo de la interfaz HMI con los controles e indicadores necesarios. Documentación técnica (planos, cálculos, catálogos, manuales, etc.) para la implementación del sistema de almacenamiento, dosificación y transporte que se va a diseñar. Construcción del modelo a escala, con el detalle de las consideraciones tomadas para la realización de éste, que se entregará en funcionamiento conjunto con la interfaz HMI. Pruebas y análisis de los resultados obtenidos.

  10. MATERIALES

  11. NITRATO DE AMONIO CARACTERÍSTICAS • OXIDANTE • HIGROSCÓPICO • APELMAZANTE MATERIAL PARA PROCESAMIENTO: ACERO INOXIDABLE 304

  12. ASERRÍN CARACTERÍSTICAS • BAJA DENSIDAD • HUMEDAD INFERIOR AL 3 [%] • SE COMPACTA FÁCILMENTE MATERIALPARA PROCESAMIENTO: ACERO ASTM A36

  13. LAS TRES ETAPAS DEL PROYECTO

  14. ALMACENAMIENTO GEOMETRÍA • ALTURA SILO: 2.60 [m] • ALTURA ESTRUCTURA:3 [m] • DIÁMETRO: 1.05 [m]

  15. DOSIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS • SECCIÓN: 10 X 10 [pulg] • TIPO DE ACTUADOR: ELÉCTRICO O NEUMÁTICO • MATERIALES: ACERO INOXIDABLE 304 Y ACERO AL CARBONO

  16. TRANSPORTE CARACTERÍSTICAS • DIÁMETRO: 6 [pulg] • LONGITUD: 3 [m] • FLUJO: 34.7 [kg/min] • VELOCIDAD ANGULAR: 50 [RPM] • POTENCIA: 0.5 [HP]

  17. ACCESORIOS MOLINO DE MARTILLOS (NITRATO DE AMONIO) CARÁCTERÍSTICAS • LONGITUD: 0.6 [m] • FLUJO: 34.7 [kg/min]

  18. ACCESORIOS FLUIDIFICADOR (ASERRIN) CARÁCTERÍSTICAS • PRESIÓN: 2 – 8 [bar] • CANTIDAD: 2 – 4 inyectores • con solenoide individual.

  19. MODELO A ESCALA

  20. ALMACENAMIENTO GEOMETRÍA • ALTURA SILO: 0.45 [m] • DIÁMETRO: 0.17 [m] • ALTURA ESTRUCTURA:0.65 [m]

  21. DOSIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS • DIÁMETRO: 3 [cm] • TIPO DE ACTUADOR: MOTOR ELÉCTRICO 12 [V DC] • VELOCIDAD ANGULAR: 500 [RPM] • FINALES DE CARRERA ÓPTICOS

  22. TRANSPORTE CARACTERÍSTICAS • DIÁMETRO: 5 [cm] • LONGITUD: 50 [cm] • FLUJO: 50.4 [kg/h] • VELOCIDAD ANGULAR: 80 [RPM] • POTENCIA: 2.4 [W]

  23. ACCESORIOS MOLINO DE GRANO (NITRATO DE AMONIO) CARÁCTERÍSTICAS • ALTITUD: 0.25 [m] • FLUJO: 60 [kg/h]

  24. ACCESORIOS FLUIDIFICADOR (ASERRIN) CARÁCTERÍSTICAS • PRESIÓN: 2 – 8 [bar] • OPERACIÓN: NORMALMENTE • CERRADA

  25. COMPONENTES ELECTRÓNICOS

  26. SISTEMA ELCTRÓNICO ARDUINO

  27. CELDAS DE CARGA CARACTERÍSTICAS • PUENTE COMPLETO (4 GALGAS ACTIVAS) • CARGA MÁXIMA: 10 [kg] • SENSIBILIDAD:1 [mV/V] • ALIMENTACIÓN: 0-10 [V]

  28. CONVERSIÓN ANALÓGICA / DIGITAL CARACTERÍSTICAS • RESOLUCIÓN: 24 bits • PGIA • FILTRO DIGITAL INTERNO DE 4 ORDEN • HASTA 3840 [Sps] • COMUNICACIÓN SPI

  29. TIPOS DE MOTORES MOTORES DC CARACTERÍSTICAS • VOLTAJE: 12 [V] • CORRIENTE EN BLOQUEO: 5 [A] • DIÁMETRO: 37 [mm] • LONGITUD: 52 Y 57 [mm] • VELOCIDAD: 500 Y 80 [RPM]

  30. PUENTE H • PUENTE H COMPLETO (4 CANALES) CARACTERÍSTICAS • VOLTAJE MÁXIMO: 46 [V DC] • CARGA MÁXIMA: 4 [A] • POTENCIA: 25 [W]

  31. ENCODER MOTORES DC CARACTERÍSTICAS • EFECTO HALL • ALIMENTACIÓN: 3.5 – 20 [V DC] • 2 CANALES • HASTA 64 PULSOS POR VUELTA

  32. TIPOS DE MOTORES MOTOR UNIVERSAL AC CARACTERÍSTICAS • VOLTAJE: 120 [V AC] • POTENCIA: 100 [W] • VELOCIDAD ANGULAR: 3000 [RPM]

  33. DRIVER PARA MOTOR AC CARACTERÍSTICAS • CORRIENTE DE ENTRADA: 20 [mA] • VOLTAJE DE ENTRADA: 12 [V DC] • VOLTAJE: 120 [V AC] • CORRIENTE: 8 [A]

  34. CONTROLES E INDICADORES CARACTERÍSTICAS • SELECTOR DE 2 POSICIONES (SWITCH) • LUZ PILOTO VERDE (ENCENDIDO) • LUZ PILOTO ROJA (EMERGENCIA) • BOTÓN TIPO SETA (EMERGENCIA)

  35. GLCD CARACTERÍSTICAS • RESOLUCIÓN: 64X128 [pixceles] • ALIMENTACIÓN: 5 [V DC] • COMUNICACIÓN: 16 [bits] • DIMENSIONES: 62 X 44 [mm]

  36. ALGORITMO DE CONTROL

  37. IDENTIFICACIÓN DE LA PLANTA

  38. RESPUESTA AL ESCALÓN

  39. SIMULACIÓN DEL DIAGRAMA DE BLOQUES EN SIMULINK

  40. DIAGRAMAS DE BLOQUE

  41. DIAGRAMA ELECTRÓNICO

  42. CONEXIÓN DE ELEMENTOS

  43. PROGRAMA ARDUINO

  44. INTERFAZ HUMANO - MÀQUINA HMI

  45. PANTALLA CONTROL AUTOMÁTICO

  46. PANTALLA CONTROL MANUAL

  47. PANTALLA DE REGISTRO HISTÓRICO

  48. RESULTADOS

  49. RESULTADOS

  50. RESULTADOS

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