formulacion y evaluacion de proyectos-trituradora de pet automatizada
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Calle Luis Donaldo Colosio Murrieta S/N Col. Arroyo del Maz C.P. 93230 Poza Rica, Veracruz - Mxico
TEL. 01(782) 8216901 - 8216902 - FAX: 82 3 59 60
Correo Electrnico: [email protected]
ITSPR
TRITURADORA DE PET AUTOMATIZADA
INSTITUTO TECNOLOGICO
SUPERIOR DE POZA RICA
FORMULACION Y EVALUCION
DE PROYECTOS DOCENTE:
LIC. y CP. Mara de Lourdes Logo Gmez
EQUIPO:
Carlos Adrian Hernndez Austria
Juan Carlos Peralta Santiago
Carlos Ernesto Romero Espinoza
Abel Sanchez Snchez
SEMESTRE Y GRUPO:
8 A
INGENIERIA
ELECTROMECANICA
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INDICE
CAPITULO 1 PROPUESTA DE DESARROLLO
ABSTRAC..[3]
1. INTRODUCCION..[3]
1.1. CONTAMINACION...[4]
1.2. CONTAMINACION POR BASURA[4]
1.3. PLASTICOS.....[4]
1.4. PET.[5]
1.5 AUTOMATIZACIN..[5]
1.6 AUTOMATIZACIN Y RECICLAJE...[6]
2. ANTESCEDENTES.[7]
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..[8]
4. JUSTIFICACION....[8]
5. HIPTESIS..[9]
5.1. HIPTESIS DE TRABAJO.[9] 5.2 HIPTESIS NULA...[9] 5.3. HIPTESIS ALTERNA..[9]
6. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS[9]
6.1 OBJETIVO GENERAL[9]
6.2 DEFINICION..[9]
6.3 CARACTERISITICAS DE DISEO..[9]
6.4 OBJETIVOS PARTICULARES.....[10]
7. DELIMITACION DEL PROYECTO [10]
8. FACTIBILIDAD.....[10]
9. DESCRIPCIN DEL GRADO DE INNOVACIN[11]
10. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.. [11]
CAPITULO 2 INVESTIGACION
11. MARCO TEORICO [13]
11.1 TIPOS DE RECICLADO. [13]
11.2 CARACTERSTICAS...[13]
11.2.1 ALIMENTADOR.[14]
11.2.2 RODILLOS DE TRITURACIN[14]
11.2.3 CUCHILLAS...[15] 11.2.4 VARIABLES A UTILIZAR.[15] 11.2.5 ALTERNATIVAS DE SOLUCIN...[15]
12. REALIZACION DEL DISEO..[16] 12.1. PARTE ELECTRICA..[16] 12.2. ELEMENTOS DE LA FUENTE DE VOLTAJE[18]
12.2.1 PUENTE RECTIFICADOR. [20] 12.2.2 VOLTIOS PICO, VOLTIOS RMS Y VOLTIOS DC..[21] 12.2.3 CAPACITOR COMO CONDENSADO FILTRO
FILTRANDO EL RIZO [22] 12.2.4 RESISTENCIA ELECTRICA..[23] 12.2.5 RESISTENCIA DE DESCARGA A TRAVS DEL
CONDENSADOR [25] 12.2.6 RIZADO.[29]
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12.2.6 REGULADORES[30] 12.2.7 ELEMENTOS DE CIRCUITO DE POTENCIA. RELE DE
ESTADO SOLIDO. [33] 12.3 CIRCUITO DE RELE DE ESTADO SOLIDO. ...[39]
12.3.1 OPTO TRIAC DETECTOR DE CRUCE POR CERO..[39] 12.3.2 MODELOS DE OPTO TRIAC DE CRUCE POR CERO
3031 Y 3041...[42] 12.4. MANUFACTURA Y DISEO DE LOS CIRCUITOS. [43]
13. ANALISIS DE PARTE MECANICA. ...[52] 13.1 CALCULO DEL EJE SIN ACOMPLAMIENTOS. [52]
14. CALCULO DEL ENSAMBLE[56] 15. RECOMENDACIONES [57]
15.1 RECOMENDACIONES GENERALES Y PLANEAMIENTO PARA LA APLICACIN DE ESTE SISTEMA..[57]
CAPITULO 3 FORMULACION Y EVALUACION DEL PROYECTO 16. ESTUDIO DE MERCADO...[57] 17. ENCUESTA...[58]
17.1 GRAFICAS...[59] 18. BALANCE GENENERAL[X] 19. PRESUPUESTO COMPLETO. [62] 19.1 COTIZACION DE ELEMENETOS MECANICOS.[62] 19.2 COTIZACION DE ELEMENTOS ELECTRICOS Y ELECTRONICOS[63] 20. PUNTO DE EQUILIBRIO...[64] 21. DESCRIPCIN DE IMPACTO SOCIAL O TECNOLGICO Y/O DESARROLLO SUSTENTABLE..[65] 22. ANALISIS DE RESULTADOS[65] 23. CONCLUSIONES.[67] BIBLIOGRAFIA[67] ANEXOS MANUAL DEL OPERARIO DE LA TRITURADORA DE PET AUTOMATIZADA[68] NORMAS GENERALES DE SEGURIDAD [69] DESCRIPCION GENERAL[70] ATENCION: RIESGOS RESIDUALES[70] CARACTERISITICAS MECANICAS Y ELECTRICAS..[71] PUESTA EN SERVICIO Y PRUEBAS DE FUNCIONALIDAD[74]
INSTALACIN DE LA MQUINA. CONEXIN ELCTRICA.... [74] DESCRIPCION DE LOS MANDOS Y DIAGRAMAS[75] OPERACIN...[77] MANTENIMIENTO..[78]
PLANOS AUTOCAD
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ABSTRAC (RESUMEN)
Actualmente la cultura del reciclaje ha representado una tarea de gran importancia para la sociedad en general, misma que debe involucrar a diferentes sectores sociales, acadmicos, econmicos, para generar soluciones conjuntas, que aporten estrategias, investigaciones y financiamiento que promuevan el equilibrio y la sustentabilidad ambiental. Mediante el presente proyecto TRITURADORA DE PET se pretende desarrollar el diseo y construccin de un prototipo de bajo costo que permita proponer una alternativa para la reutilizacin del plstico dndole una nueva utilidad en artculos diversos, proponiendo especficamente incorporarlo y reutilizarlo en carpetas asflticas, como resultado de este tratamiento las carreteras tendrn mejores propiedades y caractersticas superiores comparadas con las carreteras que tenemos actualmente, adems se le dar un fin til a los plsticos que actualmente contaminan.
1. INTRODUCCION
Hoy en da la cultura del reciclaje ha representado una tarea prioritaria para la
sociedad en general, misma que debe involucrar a los diferentes investigadores
en aras de generar soluciones conjuntas, como estrategias del equilibrio y la
sustentabilidad ambiental. Mediante este trabajo se pretende obtener una
alternativa para la reutilizacin del plstico en artculos de uso comn, con la
finalidad de preservar nuestros recursos.
PET, que es un tipo de plstico de gran uso en los ltimos aos. Usado casi por
todas las embotelladoras de nuestro pas; convirtindose de esta manera en una
amenaza, debido a su gran aglomeracin si no es retirado o reciclado de
nuestros desechos slidos para que sea debidamente reutilizado; aprovechando
as no solo la caracterstica de renovable que es un beneficio que nos ofrece los
plsticos, sino que adems ahorrando una parte de dinero para las empresas
que usan el mismo.
Por medio de este diseo se establecern las bases para la fabricacin de una
mquina capaz de transformar las botellas de plstico PET en materia prima,
para realizar artculos diversos, y de esta manera contribuir con los esfuerzos de
sustentabilidad ambiental de la regin. Para la cual se han considerado
incorporar los fundamentos de Ingeniera de Control, Diseo y Automatizacin
aplicados en el mbito social y de desarrollo sustentable, permitiendo as
contribuir con el entorno y/o medio ambiente en el que vivimos.
El crecimiento progresivo que ha tenido el PET, como envase en los ltimos aos
es realmente considerable, muchas empresas, como por ejemplo las de bebidas
gaseosas, embotelladoras de agua, industria alimenticia, etc. usan desde hace
algunos aos solo botellas de PET, por sus grandes beneficios en comparacin
a las botellas de vidrio. Incluso en el 2003 la gran novedad fue que la industria
cervecera se une a esta lnea de envases. Razn por la cual se justifica sobre
manera la implementacin de equipos que ayuden a la recuperacin del PET, ya
que siempre se podr tener a la mano material para ser reciclado; ms an que
este material nos brinda propiedades que ayudan a su reciclado.
Esta trituradora PET servir para triturar botellas de 600ml hasta 2.5 litros.
Nuestra variable principal de este proyecto son las botellas de plstico (PET) las
cuales son de diferentes tamaos y estas son las que se van a triturar, por lo
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regular las botellas a utilizar son desde los 600 ml hasta los 2.5 litros ya que
depende de la cantidad de botellas que se tengan que procesar, la cuchilla va
degradando su filo y por lo tanto se tendra que dar un mantenimiento a las
cuchillas a las cuales solamente se les tendra que sacar filo.
1.1. CONTAMINACION
Es la alteracin nociva del estado natural de un medio como consecuencia de la
introduccin de un agente totalmente ajeno a ese medio (contaminante),
causando inestabilidad, desorden, dao o malestar en un ecosistema, en el
medio fsico o en un ser vivo.
1.2. CONTAMINACION POR BASURA
La basura es todo material considerado como desecho y que se necesita
eliminar. La basura es un producto de las actividades humanas al cual se le
considera de valor igual a cero por el desechado.
La basura la podemos clasificar segn su composicin:
Residuo orgnico: todo desecho de origen biolgico, que alguna vez
estuvo vivo o fue parte de un ser vivo.
Residuo inorgnico: todo desecho de origen no biolgico, de origen
industrial o de algn otro proceso no natural, por ejemplo: PLSTICO,
telas sintticas, etc.
Residuos peligrosos: todo desecho, ya sea de origen biolgico o no, que
constituye un peligro potencial y por lo cual debe ser tratado de forma
especial.
1.3. PLASTICOS
Entre los residuos domsticos los plsticos son uno de los principales
componentes, suponiendo el 7 % de su peso total y el 20% de su volumen. Son
Ilustracin 1. Tipos de Desechos
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unos materiales muy resistentes a la degradacin que impone la naturaleza y
con una vida media muy alta. Dada su alta resistencia a la degradacin y lo til
que resulta su empleo, en la actualidad prcticamente indispensable, la forma
para disminuir su proliferacin como residuo sera el reciclado.
1.4. PET
El PET, cuyo nombre tcnico es Tereftalato de Polietileno, fue patentado como
un polmero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickinson en 1941. Catorce aos
ms tarde, en 1951 comenz la produccin comercial de fibra de polister.
El PET es un material caracterizado por su gran ligereza y resistencia mecnica
a la compresin y a las cadas, alto grado de transparencia y brillo, conserva el
sabor y aroma de los alimentos, es una barrera contra los gases, reciclable 100%
y con posibilidad de producir envases reutilizables, lo cual ha llevado a desplazar
a otros materiales como por ejemplo, el PVC. Presenta una demanda creciente
en todo el mundo.
Su empleo actual es muy diverso, como envase, quizs el uso ms conocido, se
emplea en bebidas carbnicas, aceite, aguas minerales, zumos, ts y bebidas
isotnicas, vinos y bebidas alcohlicas, salsas y otros alimentos, detergentes y
productos de limpieza, productos cosmticos, productos qumicos, lubricantes y
productos para tratamientos agrcolas. En forma de film, se emplea en
contenedores alimentarios, lminas, audio / video y fotografa, films "High-Tech,
embalajes especiales, aplicaciones elctricas y electrnicas. Adems, existe un
amplio sector donde este material se emplea en la construccin de diversos
elementos; fibra textil, alfombras, tuberas, perfiles, piezas inyectadas,
construccin, automocin, etc.
1.5 AUTOMATIZACIN
La automatizacin es un sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte de Mando Parte Operativa
La Parte Operativa es la parte que acta directamente sobre la mquina. Son los elementos que hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los actuadores de las mquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera.
La Parte de Mando suele ser un autmata programable (tecnologa programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban rels electromagnticos, tarjetas electrnicas o mdulos lgicos neumticos (tecnologa cableada). En un sistema de fabricacin automatizado el autmata programable est en el centro del
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sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado
Objetivos de la automatizacin Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de la
produccin y mejorando la calidad de la misma. Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los
trabajos penosos e incrementando la seguridad. Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o
manualmente. Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las
cantidades necesarias en el momento preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera
grandes conocimientos para la manipulacin del proceso productivo. Integrar la gestin y produccin.
Tabla 1. Tipos de automatizacin
1.6 AUTOMATIZACIN Y RECICLAJE
PROCESO AUTOMATIZADO DE LA TRITURADORA
La trituradora posee un nivel de trituracin, de tal forma que cuando el depsito de trituracin est en un nivel de medio (detectado por el sensor S1), se conecta el motor, cuando posee un nivel de trituracin por debajo del mnimo (detectado por el sensor S1) se desconecta el motor. Por cuestin de seguridad el motor solo se activara cuando se halla cerrado la tapa de la trituradora, ya que esta tapa a su vez activa el sensor (S2), es por ello que para que el motor se active se requieren las siguientes condiciones:
1. Debe existir un nivel considerable de material a triturar. 2. La tapa de la trituradora debe estar cerrado.
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2. ANTESCEDENTES
La demanda de PET reciclado ha hecho que se incremente de forma importante
la capacidad y el nmero de las plantas de reciclado, especialmente a partir de
1994. Sin embargo, el crecimiento de la produccin no ha sido tan pronunciado.
Hay que tener en cuenta que en los principales pases consumidores de PET:
Italia, Francia, Reino Unido y Espaa, los sistemas de recogida selectiva de
envases an se encuentran en una etapa relativamente incipiente. As, en Italia
se recupera un 10% del consumo total de PET, mientras que en los otros tres
pases las cifras son an ms modestas, entre el 1 y el 3%. Comparativamente,
estas cifras estn muy lejos del 35% que se alcanza en Estados Unidos, o de
porcentajes cercanos al 90% de reciclado que se consiguen en Holanda, Suiza
y Suecia.
El proceso de reciclado y recuperacin de envases PET, inicia desde el acopio
del envase PET como materia prima la cual se transporta a una unidad
trituradora. El proceso de triturado opera por medio de cuchillas que giran a altas
revoluciones que dan como resultado el triturado de la materia prima. Hace
apenas diez o quince aos, existan muy pocos recuperadores de PET,
obteniendo una produccin muy pequea, principalmente a partir del material
recuperado en plantas de reciclaje.
MQUINAS TRITURADORAS Y PULVERIZADORAS
Se encuentran varias patentes que hacen referencia a la forma en que se puede
realizar la pulverizacin y otras que se refieren a la trituracin, como por ejemplo:
la shredding machine for fibrous materials (nmero de patente:
GB1530606, fecha de publicacin: 1978-11-01), esta mquina lleva a cabo la
desfibracin de piezas de madera, troncos, tablas y materiales similares, a travs
de un sistema llamado cinturn de carga; consta de cadenas en cuyos eslabones
Sensor S2 Tapa
Sensor S1 Nivel
Ilustracin 2. Etapas de Automatizacin
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se tiene una terminal excavadora, las cuales forman una profunda cavidad en el
material a desfibrar. Dicho cinturn gira sobre un eje y de igual forma lo hace un
rodillo localizado por encima de l, los cuales al hacer pasar la fibra entre ellos,
estos por compresin realizan el desfibrado.
La rotary crusher of soil improving machine (nmero de patente: JP2005238079,
fecha de publicacin: 2005-09- 08), es una mquina que realiza la pulverizacin
a travs de dos rodillos dentados los cuales giran en sentidos contrarios y al
engranar comprimen el material slido y lo pulveriza, adems cuenta con una
hilera de dientes fijos, los cuales sirven como elementos de raspado para retirar
el material que es adherido a las paredes de los rodillos pulverizadores.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad, en todo el mundo, incluyendo Mxico, existe una problemtica importante por la contaminacin del agua, aire y suelo, ocasionada en gran medida por los grandes volmenes de residuos que se generan diariamente y que recibe escaso tratamiento. Esta situacin se agrava porque la basura, que est conformada por residuos de composicin muy variada, generalmente se junta y se mezcla durante las labores de recoleccin lo que dificulta su manejo final. Los plsticos representan un riesgo para el ambiente porque no pueden ser degradados por el entorno. Se han desarrollado algunos plsticos biodegradables, pero ninguno ha demostrado ser vlido para las condiciones requeridas en la mayora de los vertederos de basura. Su eliminacin es por lo tanto, un problema ambiental de dimensiones considerables. Hoy en da se consume gran cantidad de materiales plsticos para beneficio del ser humano. Esta elevada produccin lleva consigo el cmo reutilizar o reciclar los productos desechados. Un ejemplo muy singular es el consumo de bebidas; la mayora de las personas consume una cantidad considerable de bebidas contenidas en envases de plstico comnmente en plstico Polietileno de Tereftalato (PET) y que despus de haber cumplido con su objetivo estos envases son desechados. El consumo de materiales plsticos en Mxico y en el mundo es muy elevado, de lo cual slo un pequeo porcentaje de stos es reciclado para darle un nuevo uso. La problemtica con el plstico PET es que su produccin es muy elevada y que el reciclaje o reutilizacin del mismo, a nivel nacional, se podra considerar demasiado bajo, es por ello que se ha decidido trabajar en sta rea proponiendo el diseo y automatizacin de una mquina trituradora de PET permitiendo reducir los problemas de reciclaje y reutilizacin volviendo a convertir a ste en materia prima.
4. JUSTIFICACION
La necesidad de reciclar hoy en da tiene un gran auge debido a la contaminacin que existe en el ambiente y al ahorro de recursos naturales no renovables como el petrleo.
La idea surge teniendo en cuenta que el 30% de la basura son envases plsticos, entre ellos el Pet es el ms popular, con este proyecto de la trituradora pretendemos aprovechar el PET presente en la basura y obtener hojuelas para
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poder reutilizarlo ya sea en la elaboracin de nuevos embaces o en la fabricacin de asfalto obteniendo con ello un beneficio econmico y un apoyo al ambiente.
5. HIPTESIS 5.1. HIPTESIS DE TRABAJO Disear un prototipo automatizado que facilite el proceso de reciclado de Polietileno de Tereftalato (PET). 5.2 HIPTESIS NULA Disear un prototipo automatizado que no facilite el proceso de reciclado de Polietileno de Tereftalato (PET). 5.3. HIPTESIS ALTERNA Disear un prototipo semiautomtico que mejore el proceso de reciclado de Polietileno de Tereftalato (PET)
6. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS
6.1 OBJETIVO GENERAL
Disear y fabricar una mquina trituradora de PET eficiente, segura, de
fcil uso y de alta calidad.
6.2 DEFINICION
Disear y fabricar una trituradora de PET eficiente, econmica, segura, de fcil
uso y de alta calidad para obtener hojuelas que puedan ser reutilizadas, y de
esta manera contribuir al reciclaje.
Ilustracin 2. Reciclaje de PET
6.3 CARACTERISITICAS DE DISEO
Fcil acceso a la cmara de molienda.
Armazn con cubierta que se abre por completo
Tolva de acero
Cmara de molienda adecuadamente sellada
Ilustracin 3. Smbolo Internacional de Reciclaje
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Cuchillas de acero endurecido de larga duracin
Los bordes cortantes pueden utilizarse ms de una vez
Las cuchillas pueden afilarse ms de una vez
Rotor de corte de alta velocidad
Soportes a ambos lados del rotor de corte
Soportes sellados para evitar la penetracin de polvo
Armazn de acero
6.4 OBJETIVOS PARTICULARES
Realizar el diseo de la trituradora
Elaborar una lista de materiales y equipo necesario para llevar a
cabo el proyecto
Clculo de presupuesto necesario
Fabricacin de la trituradora
Pruebas de funcionamiento
7. DELIMITACION DEL PROYECTO
Esta trituradora PET blando servir para triturar botellas de 600ml hasta 2 litros.
8. FACTIBILIDAD
Nuestro proyecto tiene una gran factibilidad ya que los beneficios de ste equipo
es que reducir considerablemente la cantidad de residuo que se acumula en los
rellenos sanitarios de nuestra ciudad, as como dentro de las instalaciones de
esta universidad, reduciendo as los volmenes del mismo, ya que los materiales
plsticos no tienen un peso elevado pero si ocupan un volumen considerable y
adems tardas aos en degradarse.
En cuando al capital que es necesario para poner en marcha la realizacin de la
trituradora de PET, no se tendr ningn problema ya que el INSTITUTO
TECNOLOGICO SUPERIOR DE POZA RICA contribuirn para la realizacin de
esta, este prototipo se ubicara dentro de las instalaciones del ITSPR y por los
cual se tendrn a disposicin el material y la herramienta necesaria para su
realizacin.
En la actualidad el auge de usar energas renovables as como el reciclado, de
estas ltimas una de las razones fundamentales para la seleccin del reciclado
de plsticos como alternativa variante para la recuperacin de esta material, ya
que existe en el mercado empresas que se dedican al insumo de materia prima
para producir otros artculos de uso final los cuales son productos los cuales son
ms econmicos e aqu unos ejemplos: ladrillos, bloques, elaborados con
plsticos reciclados y cemento.
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9. DESCRIPCIN DEL GRADO DE INNOVACIN: El prototipo es totalmente innovador para Poza Rica y lo ser tambin en otras ciudades pertenecientes al estado de Veracruz ya que estas no cuentan con el dispositivo ya mencionado anteriormente. Este prototipo es totalmente innovador ya que al existir estos dispositivos ubicados en espacios adecuados como lo son el sector pblico (universidades, hospitales, etc.) y sector privado, que es lo que se pretende alcanzar, estaramos forzando a la ciudadana de crear esa cultura de reciclar sobre todo para las nuevas generaciones.
En Poza Rica debido a su desarrollo cultural, industrial, y especficamente en el mbito petrolero. Representa parte del desarrollo de la zona norte del estado de Veracruz. En Poza Rica as como en otras ciudades no hay una cultura al 100 % por parte de la ciudadana de reciclar, mas sin embargo aunque la ciudadana la tenga, los espacios que se destinan para separar basura orgnica e inorgnica son insuficientes debido al volumen de botellas PET. Con la aparicin de estos dispositivos en puntos estratgicos se innovara esa cultura de reciclar, guiando a la ciudadana de depositar los envases PET a dicho dispositivo.
10. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Desarrollo de proyecto en la automatizacin.
Aportacin de ideas acerca el prototipo de la mquina trituradora de PET.
Bsqueda de informacin sobre la materia PET para tomar en cuenta la resistencia del material PET y as determinar los tipos de materiales y la potencia del motor para la mquina trituradora de PET.
Genera un diseo conceptual para el prototipo de la mquina trituradora de PET.
Disear el antes mencionado prototipo a travs de un software de dibujo, Auto CAD.
Manufacturar las piezas del prototipo de la mquina trituradora de PET, con respecto a los materiales determinados.
Ensamblaje del mecanismo del prototipo de la mquina trituradora de PET.
Bsqueda de sensores para la automatizacin del prototipo de la mquina trituradora de PET.
Pruebas de los circuitos de la etapa de control y potencia.
Diseo de las tarjetas de la etapa de control y potencia para automatizar el prototipo de la mquina trituradora de PET.
Ensamblaje final de la parte electrnica con la parte mecnica
Prueba y depuracin del prototipo.
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ACTIVIDAD Abril Mayo Junio Julio Agosto
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Eleccin de un proyecto viable.
Investigacin de los recursos necesarios para desarrollar el proyecto de ingeniera.
Bsqueda de proveedores para equipo y herramienta necesaria para desarrollar el proyecto.
Determinacin de equipo a utilizar, materiales, recursos informticos para diseo y documentacin, y asesora docente para el correcto desarrollo del proyecto.
1 Presentacion del Prototipo a los directivos del ITSPR.
1 Presentacion del Prototipo a los directivos de OMPECO
Ajuste del prototipo en base a las crticas recibida.
Patentar la maquina T.R.S.U. ante el IMPPI.
Definir los componentes que se van a solicitar para el desarrollo del proyecto.
Realizar la Adquisicin del material y las piezas a utilizar as como empezar a maquinarlas y/o ensamblarlas.
Elaboracin del equipo: Triturador de R.S.U.
Elaboracin del manual de la maquina
Realizacin de pruebas y ensayos no destructivos a materiales especficos del equipo.
Pruebas de funcionamiento y control del equipo
2 Presentacion del proyecto a los directivos del ITSPR
2 Presentacion del proyecto a los directivos de OMPECO
Planteamiento de la posible venta del equipo a la empresa OMPECO
VACACIONES
Inician Residencias Profesionales
[email protected] tecleadoCarlos Adrian Hernandez Austria
[email protected] tecleadoAbel Sanchez Sanchez
[email protected] tecleadoCarlos Ernesto Romero Espinoza
[email protected] tecleadoJuan Carlos Peralta Santiago
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11. MARCO TEORICO
11.1 TIPOS DE RECICLADO.
Reciclado Mecnico: Es el ms difundido, es un proceso fsico mediante el cual el
plstico post-consumo o el industrial (scrap) es recuperado, permitiendo su posterior
utilizacin. Es la tcnica ms utilizada en la actualidad, consiste en la molienda,
separacin y lavado de los envases. As escamas resultantes (Flakes) de este
proceso se pueden destinar en forma directa, sin necesidad de volver a hacer
pellets, en la fabricacin de productos de inyeccin o extrusin.
Reciclado Qumico: Se trata de diferentes procesos mediante los cuales las
molculas de los polmeros son craqueadas (rotas) dando origen nuevamente a
materia prima bsica que puede ser utilizada para fabricar nuevos plsticos. El
reciclado qumico comenz a ser desarrollado por la industria petroqumica con el
objetivo de lograr las metas propuestas para la optimizacin de recursos y
recuperacin de residuos. Algunos mtodos de reciclado qumico ofrecen la ventaja
de no tener que separar tipos de resina plstica, es decir, que pueden tomar
residuos plsticos mixtos reduciendo de esta manera los costos de recoleccin y
clasificacin. Dando origen a productos finales de muy buena calidad.
11.2 CARACTERSTICAS
SISTEMA DE MOLIENDA Cuando se disea un molino, es mejor sobredimensionarlo, tanto en tamao como en potencia. La tolva de alimentacin debe tener las dimensiones suficientemente grandes como para recibir la parte ms grande a ser procesada sin tener que cortarla de antemano. El rotor del equipo constituye una de las partes ms importantes dentro del sistema de molienda, ya que es el encargado de realizar el corte mediante las cuchillas mviles que forman parte de el por medio de la energa que le es entregada por el motor elctrico. Se encuentra formado por las siguientes partes:
rbol de transmisin
Soportes de cuchillas
Cuchillas
Cada vez que una cuchilla mvil se encuentre con una cuchilla fija se genera una
carga por impacto, se la llama de impacto porque es sbita y en un intervalo muy
pequeo de tiempo.
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11.2.1 ALIMENTADOR
El alimentador est basado en el diseo de fabricacin de los embudos, en donde la accin de la gravedad acta sobre el elemento, as como el le ayuda a la velocidad y garantiza que el producto pasara por el rea deseada.
11.2.2 RODILLOS DE TRITURACIN El mecanismo de triturado consiste en la elaboracin de un rodillo circular, con unas pequeas muescas (hendiduras) de sujecin.
La seleccin de los rodillos est basada en la concentricidad del mismo, debido a que sin importar las dimensiones inciales del plstico, los rodillos no modificaran las distancias de corte, es decir la separacin de la abertura entre cada rodillo permanecer constante, de esta forma se estandarizaran el tamao de los trozos de PET. Cabe mencionar que en caso de que cambien las dimensiones del PET triturado, las posibles cusas serian.
Desgaste de la herramienta de corte.
Cambio de forma de los rodillos.
Separacin de los engranes de transmisin.
Introduccin de un material ms duro que el PET, que origine una separacin considerable entre los rodillos.
Ilustracin 3. Representacin del diseo del alimentador.
Ilustracin 4. Rodillo de trituracin de PET
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11.2.3 CUCHILLAS Las cuchillas de trituracin deben de tener la capacidad de cortar el plstico PET con un mnimo de esfuerzo, es por ello que se seleccion un material de alta resistencia y con gran capacidad de corte. El diseo de la cuchilla para corte se basa simplemente en las cepilladuras para madera, el cual consiste en hacer girar dos rodillos, uno con varios filos, sobre sus ejes y pasar el material entre el mismo, como se muestra en la figura 3.
La cuchilla tiene un filo con un Angulo de 30 lo que permite un corte inclinado (efecto tijera), que reduce el esfuerzo de corte, es de acero templado por lo cual la duracin del filo se hace prolongada, cuentan con un diseo rgido que permite su afilado muchas veces.
11.2.4 VARIABLES A UTILIZAR
Nuestra variable principal de este proyecto son las botellas de plstico (PET) las
cuales son de diferentes tamaos y estas son las que se van a triturar, por lo regular
las botellas a utilizar son desde los 600ml hasta los 2.5 lts. Ya que depende de la
cantidad de botellas que se tengan que procesar, la cuchilla va degradando su filo
y por lo tanto se tendra dar un mantenimiento a las cuchillas a las cuales solamente
se les tendra que sacar filo.
11.2.5 ALTERNATIVAS DE SOLUCIN
Despus de hacer la primera prueba surgieron detalles como lo son:
Cubrir completamente la cmara de triturado: Esto con el fin de solucionar el
primer problema que observamos; ya que en la seccin donde se encuentran
los rodillos hay aberturas por las cuales las botellas que no estn
completamente triturados alcanzan a salir en ocasiones.
Ilustracin 5. Cuchillas
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Protecciones para las bandas: Por seguridad tendremos que colocar guardas
para las bandas para evitar que con alguna distraccin nuestras manos o
alguna parte de la vestimenta sea jalado por las bandas.
12. REALIZACION DEL DISEO
12.1. PARTE ELECTRICA
Es un dispositivo electrnico capaz de generar una diferencia de potencial entre sus
terminales (un voltaje) para generar una corriente elctrica.
En otras palabras son dispositivos que nos proveen el voltaje necesario para que
los circuitos electrnicos funcionen, sin una fuente de voltaje, los circuitos
simplemente no encienden.
Ejemplos de fuentes de voltaje
El lector ha interactuado muchsimo con fuentes de voltaje, por ejemplo una fuente
de voltaje muy usada es la pila elctrica, la figura 1 muestra varios tipos de pilas.
Como se observa en la figura hay bastantes tipos de pilas, las pequeitas se
encuentran en relojes, calculadoras, las que siguen a la derecha son pilas del tipo
AAA y se encuentran en los controles remotos o juguetes electrnicos, las otras
pilas son ms grandes y tambin se encuentran por lo regular en juguetes, todas
estas pilas usan las reacciones qumicas para general el voltaje.
Las terminales de las pilas son dos, una de ellas es la terminal positiva y la otra es
la terminal negativa, se identifican fcilmente porque en el cuerpo de la pila viene el
+ para el terminal positivo y el para el negativo. Un multmetro es un instrumento
de medicin, permite medir voltaje, y resistencia entre otras cosas.
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17
SMBOLO PARA UNA PILA
Tal y como los Leds y las resistencias tienen su smbolo, las pilas no son la
excepcin y enseguida se muestran varios smbolos para representar una pila:
Figura 2. Smbolo pila
Cualquiera de estos smbolos representa una pila se pueden usar indistintamente,
note en la figura cual es la terminal positiva y cul es la negativa, a la terminal
negativa de una pila o batera se le conoce tambin como tierra o como GND por la
palabra tierra (ground) en ingls.
OTRAS FUENTES DE VOLTAJE
Figura 3.Cargadores
Aparte de las pilas existen otras fuentes de voltaje, una tambin muy comn es la
de un eliminador de voltaje, el lector los conoce a la perfeccin pues con estos se
cargan los telfonos celulares, la figura siguiente muestra algunos eliminadores.
El primer eliminador genera un voltaje en su conector de 6 Volts y el otro de 12
Volts, estos eliminadores se conectan a la red elctrica del hogar, son fciles de
conseguir tambin en cualquier tienda de electrnica.
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18
Se puede usar el smbolo que representa a una pila para el eliminador tambin, o
se puede usar un smbolo como el de la figura siguiente para representarlo:
Figura 4. Smbolo de fuente.
En la imagen, aparte de ver los smbolos para la fuente de alimentacin, se puede
observar el smbolo tambin para la terminal negativa de una batera o eliminador,
recuerde la terminal negativa es llamada tierra o GND.
Existen otras fuentes de voltaje, que no fueron tocadas en este artculo, por ejemplo
las fuentes de voltaje alterno, pero que sern analizadas despus, lo que se
pretende es que el lector que es principiante, conozca algunos conceptos ms
bsicos de electrnica, que son necesarios para que pueda realizar las practicas
sobre micro controladores, que a final de cuentas la esencia es aprender a
programar micro controladores.
12.2. ELEMENTOS DE LA FUENTE DE VOLTAJE
EL TRANSFORMADOR
Es un dispositivo que cambia potencia elctrica alterna de un nivel de voltaje a otro
nivel de voltaje alterno, mediante la accin de un campo magntico. Algunos
smbolos esquemticos usados para los transformadores se ilustran en la figura 5.
Figura 5 Transformador: a) Smbolo bsico; b) Transformador con mltiples
secundarios; c) secundario con Tap (derivacin) central; d) Transformadores
comerciales.
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19
Bsicamente un transformador como lo muestra la figura 1a, consiste el dos bobinas
o devanados, enrolladas alrededor de un ncleo de hierro laminado. La bobina que
se conecta a la fuente de alimentacin de AC se denomina bobina primaria. La
bobina que se conecta a la carga se denomina bobina secundaria. Como se observa
en la figura 1b y 1c, un transformador puede tener mltiples secundarios, y uno o
ms de estas bobina puede tener una derivacin central tap central.
Al aplicar una tensin alterna a una bobina, sta produce un campo magntico
alterno. Si este, campo magntico pasa por otra bobina, se inducir una tensin
alterna. Las bobinas estn construidas de forma que todo el campo magntico de la
primera (bobina primaria) pase por la otra (bobina secundaria).
Las Bobinas estn fsicamente enrolladas unas sobre otras, cada vuelta de
denomina espira.
La tensin del secundario depende de la relacin de espiras del transformador. Si
el nmero de espiras primarias es Np, y de secundario Ns, se tiene la siguiente
relacin:
Ecuacin1
/ = / Vp = Tensin en la bobina primaria Vs = Tensin en la bobina secundaria
La tensin en la bobina secundaria ser:
= / Ecuacin 2
La potencia de salida del transformador debe ser igual a la de entrada, si no hay
prdidas.
Pentrada = P salida
=
Igualando la ecuacin anterior se tiene la relacin de las corrientes y el nmero de
espiras:
/ = / Ecuacin 3
Una onda alterna se describe por dos ejes. El eje vertical es el voltaje y en el eje
horizontal el tiempo y frecuencia. Podemos encontrar estos valores con medidas o
clculos.
= 2 = 0.707
Por lo tanto podemos hacer diferentes clculos por despeje matemtico.
=1
= 1/
-
20
Donde s conocemos el tiempo podemos hallar la frecuencia o viceversa.
Ventajas.
Los circuitos electrnicos trabajan a bajos voltajes, el transformador permite
entregar en sus terminales secundarios voltajes de menor amplitud.
Permite un aislamiento galvnico entre la red elctrica y el circuito electrnico.
Desventajas.
Gran tamao para altas potencias, debido a la frecuencia de operacin,
60Hz.
Presenta perdidas en el ncleo, por el cobre, dispersin de flujo.
Eficiencia Baja.
Los transformadores pueden ser:
1. Elevadores. Voltaje en el secundario > Voltaje en el primario.
2. Reductores. Voltaje en el secundario < Voltaje en el primario
3. Aislador o acople. Voltaje en el secundario = Voltaje en el primario.
Figura 7. Transformador 12v a 1.2 amperes marca Steren.
12.2.1 PUENTE RECTIFICADOR.
RECTIFICACIN
La mayora de dispositivos electrnicos requieren voltaje DC para trabajar
adecuadamente. La AC es convertida en DC por medio de diodos rectificadores.
Los rectificadores son versiones de alta potencia, alta corriente y alto voltaje de los
diodos usados en juegos de cristal. Referido a la fuente de alimentacin simple
mostrada anteriormente, el transformador est seguido de un diodo rectificador. El
diodo solo pasa flujo de corriente positiva en la direccin de la flecha. Esto significa
que la corriente deja el diodo en la forma de "crestas" o semiondas senoides. Solo
la mitad de la onda senoide pasa a travs, as que un diodo rectificador simple es
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21
llamado rectificador de media onda. Por definicin estas crestas son "DC" ya que
solo tienen una polaridad. Desgraciadamente, para la mayora de aplicaciones
electrnicas las medias ondas intermitentes son burdamente inadecuadas. Por
ejemplo, si las usas para alimentar un transmisor de CW, tu seal sonar como un
zumbido desagradable y tomar un ancho de banda de 120 Hercios. Si intentas
rodar un microprocesador de ordenador con estas crestas sin filtrar, el procesador
se reiniciar 50 veces por segundo.
Figura 8. Puente rectificador.
12.2.2 VOLTIOS PICO, VOLTIOS RMS Y VOLTIOS DC
Ha notado que las ondas senoides no permanecen en ningn voltaje, as que,
cmo se miden? Si la onda senoide alcanza picos de ms 12 voltios y menos 12
voltios, la mayora del tiempo la salida del rectificador ser mucho menos que 12
voltios. Tambin la media aritmtica de cualquier onda senoidal es cero.
Obviamente la medida no es til. Son necesarias normas para nombrar voltaje y
corriente de ondas senoidales. Como puedes esperar, el voltaje de pico es la
diferencia de voltaje entre cero y el extremo ms positivo de la forma de onda.
El voltaje pico a pico o PP significa la diferencia de voltaje entre el pico ms negativo
y el pico ms positivo.
Como puedes saber, el voltaje que viene (en Amrica) a nuestros enchufes de red
oficialmente es de 120 voltios AC RMS. Durante mi vida este mismo voltaje tambin
ha sido llamado nominalmente "110 voltios AC", "115 voltios AC" y "117 voltios AC".
Confuso no? De cualquier forma, los dos cables de potencia que vienen a tu casa
desde el poste de luz del callejn nominalmente tienen 240 voltios a travs de ellos.
Por supuesto formalmente fue llamado dos veces 110 voltios AC o 220 voltios AC.
Alguna gente todava lo llama 220 voltios. El voltaje de lnea est diseado de modo
que cada uno de los dos cables desde el poste de luz es de 120 voltios AC con
respecto a masa.
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EJEMPLO:
La energa circula por tu estufa y secadora de ropa elctricas a travs de las pistas
para ocupar ambas lneas de 240 voltios. Pequeos circuitos disyuntores se
enganchan a un lado de la barra de masa para darte los 120 voltios para los circuitos
normales de baja corriente.
El RMS (promedio de raz cuadrada) de un voltaje de onda senoide (o corriente
senoide) es el pico de voltaje dividido por la raz cuadrada de dos. Por ello 120
voltios RMS es una onda senoide con un pico de voltaje de 1,414 veces el voltaje
RMS. En otras palabras, 120 V RMS x 2 = 120 x 1,414 = 169,7 voltios de pico. Por ello, la lnea de voltaje domstico puede ser expresada como 120 voltios RMS, 170
voltios de pico o 340 voltios pico a pico.
12.2.3 CAPACITOR COMO CONDENSADO FILTRO FILTRANDO EL RIZO
Los golpes de media onda, los cuales son adecuadamente conocidos como
rizados deben ser suavizados en un voltaje DC continuo. Esto se consigue por
medio de un filtro pasa bajos. En este caso pasa bajos significa que el filtro solo
pasa bien frecuencias por debajo de 50 Hz. La DC por supuesto es cero hercios, la
cual es la frecuencia ms baja que puede haber. La fuente rectificada de media
onda ilustrada anteriormente est equipada con un filtro L L-C. Los filtros L son
simplemente filtros de dos elementos que representan las dos patas de la letra L.
Los condensadores conducen AC y evitan el flujo de DC. Y los inductores conducen
DC, pero resisten el flujo de corriente AC. En un filtro DC efectivo los valores de los
componentes deben ser descomunales, como 10 henrios y 5.000 microfaradios.
Esto es porque la frecuencia que queremos filtrar, 50 Hz, es extremadamente baja
y se necesitan componentes grandes para tener un efecto en tal onda senoidal
lentamente cambiante.
Para calcular el capacitor de filtro: Se recomienda utilizar la siguiente ecuacin
para hacer esto:
= / ( 2 )
I es la intensidad que consume la carga. F es la frecuencia de la seal que sale del
puente de diodos, siempre ser el doble de la frecuencia de la red. Vr. es la calidad
de onda, es decir la oscilacin que tendr el voltaje. Hay que tener en cuenta que
con un filtro C no se puede obtener una oscilacin inferior al 5%.
Si para 24Vca 6A se pretende un ripple cercano a 5%
= ( 5 24 ) / 100 = 1.2
y la rectificacin es onda completa o sea F=100Hz Nos quedara:
= 6 / ( 2 100 1.2 ) = 0.012 = 25.000
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23
Algo elevado si ya hemos experimentado en la prctica este paso de filtrado.
Aunque hay muchas formas de calcular, de la cual esta ltima es rpida pero no por
eso es precisa. Para realizar un clculo apropiado del Capacitor de filtro
deberamos averiguar la resistencia de entrada del driver, la resistencia interna del
bobinado de nuestro transformador y otros parmetros. Dado que no es malicioso
colocar valores de capacidad grandes en nuestro caso podemos calcularlo de la
anterior forma: Para nuestro caso utilizaremos un transformador de 12 Vca 1.2 Amp.
y nos dar 4700uF aproximados. Poniendo2 capacitores en paralelo de 4700uF
obtendremos 9400uF algo bastante generoso.
Aqu se puede apreciar cmo funciona el filtrado de la senoidal.
Figura 9. Capacitor Ideal de 4700uF a 50v.
12.2.4 RESISTENCIA ELECTRICA
Un resistor o tambin llamado resistencia, es un dispositivo que se opone al flujo de
la corriente elctrica (este tema de la corriente elctrica se muestra en lecciones
posteriores). Son muy utilizados en los dispositivos electrnicos y se pueden
identificar fcilmente puesto que vienen con franjas de colores que determinan su
valor, la figura siguiente muestra algunas resistencias.
Figura 10. Resistencias
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24
Bueno no todas las resistencias son as, hay algunas resistencias ms grandes en
tamao y son diseadas para soportar ms corriente elctrica, el valor no viene por
franjas viene incluido en el mismo resistor, una imagen de este tipo de resistencia
se muestran en la figura siguiente.
Figura 11. Resistencia de alambre
Las unidades de medida de las resistencias son los ohms y se representan por la
letra griega Omega (), mientras ms grande sea su valor ms resistencia hay al
flujo de electrones, el valor de las resistencias va, de los ohms, los kilo ohms (mil
ohms) hasta los Mega ohms (milln de ohms).
Para conocer el valor de una resistencia se usa un cdigo de colores, primero se
debe buscar la franja de tolerancia qu generalmente es de color dorado o plateado,
la resistencia se debe colocar con esa franja para el lado derecho, vea la siguiente
animacin para saber cmo obtener el valor de la resistencia en base al cdigo de
colores de la resistencia.
Figura 12. Resistencia de 2000 ohm.
El valor de la resistencia de la Imagen es de 2000 Ohms, que tambin se puede
escribir como 2 Kilo Ohms, y se representa simplemente como 2K, recuerde el kilo,
en el sistema mtrico decimal que se usa en Mxico significa 1000 y se abrevia con
la letra k.
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25
Vea otra imagen, tambin con un ejemplo para aprender a calcular la resistencia en
base al cdigo de colores:
Figura 13. Resistencia de 1Mega ohm
En el ejemplo la resistencia es de 1000 000 Ohms, esto es igual a 1 Mega Ohm y
tambin se suele representar como 1M
Las resistencias como los Leds y como todo dispositivo electrnico, se representan
con un smbolo, la figura siguiente muestra los dos smbolos para representar una
resistencia.
Figura 14. Smbolo de resistencia
El valor de la resistencia se puede colocar a un lado del smbolo, se suele agregar
la R para denotar el valor de una resistencia, por ejemplo:
Valor Notacin
470 Ohms 470R
1 200 Ohms 1R2K = 1.2 K
Existen otros tipos de resistencias que ms adelante se analizan, por lo pronto aqu
termina este parte, el siguiente habla sobre fuentes de voltaje y despus se
aprender a dibujar diagrama esquemticos, se aprender a armar circuitos en
plantillas de experimentos etc.
12.2.5 RESISTENCIA DE DESCARGA A TRAVS DEL CONDENSADOR
El propsito de la resistencia de descarga del condensador de filtro es para
descargarlo cuando la fuente no est en uso. Recuerda que los condensadores de
-
26
alta calidad guardan su carga por muchas horas, algunas veces das. Los
descargadores normalmente no son importantes con una fuente de bajo voltaje
como 12 voltios. Pero si esta fuese una fuente de 500 voltios, una persona podra
sufrir una fea sacudida o quemadura si tocase el condensador. Esto puede ocurrir
incluso aunque la fuente halla tiempo que no est encendida o conectada.
Si has construido la fuente de media onda mostrada anteriormente y le pones una
carga de 10 volts con un transformador excelente y un condensador realmente
enorme, si acaso el voltaje DC ser al menos continuo. Sin embargo, todava ser
una onda senoidal de 50 Hz rizada o con ondas impresas arriba de ella.
Proceso de descarga
Consideremos ahora el circuito siguiente:
En donde el condensador est inicialmente cargado. Al cerrar el interruptor el
condensador comienza a descargarse a travs de la resistencia. Aplicando la ley de
mallas de Kirchhoff obtenemos:
=
Puesto que la intensidad que pasa por el circuito es igual a la rapidez con la que
disminuye la carga en el condensador,
=
Sustituyendo:
=
Integrando, de la misma forma que en el caso anterior, entre el instante inicial del
proceso de descarga t0 = 0, con q(0) = Q0 y cualquier otro instante, obtenemos la
carga del condensador con respecto al tiempo:
-
27
() =
La intensidad de corriente y la diferencia de potencial en los bornes del
condensador se obtienen fcilmente:
=
() = 0
=()
=
Grficas que muestran la evolucin de la intensidad instantnea en el circuito y de
la diferencia de potencial en el condensador durante el proceso de descarga:
Figura 15. Graficas de descarga.
FIGURA 16 Circuito de rectificacin de onda completa
Los rectificadores de onda completa conviertes ambas mitades de la onda senoidal
en corriente DC til. El voltaje DC es ahora una sucesin de crestas sin intervalos
de desconexin. Con el doble de crestas por segundo, el voltaje es mucho ms
fcil de filtrar. La rectificacin de onda completa es un gran paso adelante
-
28
produciendo una fuente DC que recuerda el voltaje continuo suavizado disponible
desde una batera.
Hay dos modos de lograr la rectificacin de onda completa. El circuito de arriba usa
dos diodos. Lo que probablemente no notas al principio es que el secundario del
transformador tiene dos arrollamientos de 12 voltios RMS AC. Teniendo dos
arrollamientos separados y cablendolos en serie, uno de los arrollamientos puede
ser positivo todas las veces. Esto permite a la corriente positiva fluir a travs de uno
de los dos diodos todas las veces y disminuye grandemente el rizado. Nota que, si
queremos, podemos invertir la polaridad de los diodos y producir la misma forma de
onda con la polaridad opuesta. Esto es, si queremos una fuente de voltaje
NEGATIVO con relacin a masa, invirtiendo los diodos haramos eso.
FIGURA 17.-Rectificador de onda completa.
El segundo modo de lograr rectificacin de onda completa es usar un puente
rectificador hecho de cuatro diodos individuales. Esta configuracin nos permite
conseguir rectificacin de onda completa desde un arrollamiento secundario simple.
Los cuatro diodos estn soldados en una configuracin de diamante como se
muestra arriba. La fuente de voltaje AC se aplica en la parte superior e inferior del
diamante. Los dos diodos de la derecha estn alineados de modo que la corriente
positiva siempre fluir al lado positivo. El lado izquierdo est cableado a masa y los
diodos apuntando de tal modo que la corriente negativa es dirigida siempre hacia
masa. Para decirlo de otro modo, la corriente positiva siempre fluye ARRIBA de
masa.
-
29
FIGURA 18.- Efecto de rizado.
12.2.6 RIZADO
Debido a que el rectificador est suministrando corriente en forma de crestas, la
salida de voltaje a travs del condensador tambin variar arriba y abajo. El
condensador es grande, de modo que el voltaje no cae a cero durante los valles,
pero puede caer bastante abajo si el drenaje de corriente desde la fuente es grande.
Cuanta ms corriente es chupada del condensador mayores son los valles de
voltaje. Esta variacin del voltaje se llama rizado. Esto est ilustrado en el
esquema de arriba. Si el choque es suficientemente grande trabajar con el
condensador para suavizar la altura de los picos de voltaje y elevar el nivel de los
valles dramticamente.
Sin corriente de carga, el voltaje de salida cambia al voltaje de pico
Nota que, si la fuente de alimentacin no est conectada a una carga externa, el
voltaje de salida se eleva al voltaje mximo que llega a travs de los rectificadores.
Para un transformador de 12 voltios RMS en el arrollamiento de salida, esto es
aproximadamente la raz cuadrada de dos (1,414) multiplicado por 12 voltios RMS,
o aproximadamente 18 voltios. Con referencia al diagrama, sin carga externa la
nica carga del condensador es la fina corriente de un miliamperio que pasa a travs
de la resistencia de descarga.
Esto significa que la variacin en voltaje entre las crestas ser extremadamente
pequea. En resumen, si no hay carga en la fuente de alimentacin, para un
voltmetro se ve como una fuente de alimentacin regulada de 18 voltios
esencialmente no rizada. Si tu circuito de 12 voltios puede daarse con 18 voltios,
no debes conectar una fuente como est a tu circuito.
Cuando la conectas primeramente el voltaje ser de 18 voltios durante un momento
antes que el flujo de la corriente de carga sea establecido y el choque y condensador
tiren del pico de voltaje hacia abajo. El RMS (promedio de raz cuadrada) se refiere
al voltaje MEDIO de las crestas de la onda senoide rectificada. Si la salida desde el
-
30
gran condensador estuviese alimentando directamente el circuito sin el regulador,
el condensador se podra cargar hacia el voltaje de picode las crestas. Dependiendo
de cuanta corriente estn, los 18 voltios podran destruir alguno de los
componentes. Segn aumenta la carga en la fuente de alimentacin, el voltaje de
salida debera caer hacia la relacin de voltaje RMS, 12 voltios. Segn la relacin
de carga del transformador, digamos 3 amperios, se excede, el voltaje DC
probablemente caer por debajo de 12 voltios.
Saturacin del transformador de alimentacin
Un segundo propsito del choque es prevenir el pico de corriente desde el
transformador cuando se excede la relacin de corriente del transformador. Si el
choque no estuviese localizado entre el rectificador y el condensador, la corriente
desde las crestas solo podra fluir dentro del condensador cuando el voltaje desde
los rectificadores es ms alto que el voltaje que ya est almacenado en el
condensador. Es como una piscina de marea junto al ocano. La piscina solo se
puede llenar con agua cuando la marea se eleva ms alta que el nivel de la piscina.
El resultado de estos pulsos de corriente de carga es que el transformador de
alimentacin debe proporcionar mucha ms corriente de pico que para la que est
relacionado. Si un transformador est tasado para, digamos 10 amperios RMS, y
estas oleadas de corriente son arrastradas en explosiones de solo unos
microsegundos, entonces el pico de corriente puede ser de 100 amperios. Ya que
el transformador no tiene suficiente hierro para eso, el hierro se satura y la
inductancia del transformador se colapsa. Repentinamente, el transformador
actuar como un hilo de cobre de unas cuantas vueltas cortocircuitando la fuente
AC. Esto causa que los bobinados y el transformador se calienten rpidamente y
acten pobremente.
Sustitucin de grandes choques con resistencias pequeas y baratas
En el mundo real, la mayora de las fuentes de alimentacin de bajo voltaje como
sta resuelven el problema con una resistencia barata en lugar de un inductor de
ncleo de hierro grande y costoso. Las resistencias gastan energa, pero que!
Puedes usar la resistencia con un condensador de filtro extra grande que cuesta
menos y pesa menos que un choque con valor de filtro equivalente. O, como
veremos pronto, un regulador de voltaje lineal puede poner una carga en el
condensador todo el tiempo de modo que el flujo de corriente no son solo pequeos
estallidos.
12.2.6 REGULADORES
Para proporcionar pura DC a un voltaje constante sobre un amplio rango de carga
de corriente, necesitas una fuente de alimentacin regulada. La primera tarea del
regulador es recortar el pico de voltaje indeseado y proporcionar un voltaje DC
igual al (o similar al) voltaje RMS del transformador. Los reguladores resuelven el
problema del sobre voltaje de 18 voltios descrito arriba. Su segundo propsito es
-
31
mantener el voltaje constante incluso cuando la resistencia de carga est
cambiando continuamente. Normalmente se aade un circuito regulador a una
fuente de alimentacin como la de arriba. Hay dos diseos bsicos para los
reguladores, reguladores lineales y reguladores conmutados.
Los reguladores lineales son una especie de resistencia variable automtica puesta
en serie con la salida de una fuente simple como la que estamos tratando. El
regulador usa realimentacin desde el voltaje de carga para cambiar el tamao de
su resistencia automtica y mantiene el voltaje de carga constante. Por ejemplo,
en la fuente de alimentacin de arriba el rectificador del voltaje de entrada podra
variar desde digamos 15 a 18 voltios, pero el regulador debera cambiar
suresistencia para mantener la salida constante a 12 voltios DC. Un regulador lineal
no asegura que el voltaje de carga sea siempre el mismo, tambin recorta el
rizado.
Los reguladores conmutados son circuitos ms complejos que normalmente
abarcan inductores (o transformadores) y transistores de conmutacin. Arrancan
con DC no regulada y la vuelven a energa AC. Esta energa AC pasa entonces por
un transformador para generar todo el voltaje necesario por encima o debajo del
voltaje DC original. En un mtodo equivalente, la DC no regulada es pulsada a
travs de un inductor para generar voltajes ms altos o ms bajos. Para tareas de
radio aficin, las conmutadas normalmente hacen ruido de radio que escuchars en
tu receptor. Si, los equipos comerciales de radio suelen tener conmutadas en sus
diseos, pero en mi experiencia, conseguir librarse del ruido es extremadamente
difcil.
En contraste a los reguladores conmutados, algunas conmutadas solo elevan el
voltaje, pero no regulan el voltaje de salida. Estas se suelen llamar bombas de
carga. El ruido de estas bombas de carga no reguladas puede ser insignificante
porque solo conmutan a una frecuencia y no oscilan adelante y atrs intentando
mantener constante el voltaje de salida. A continuacin se muestra un circuito con
regulador de voltaje.
FIRGURA 19.-Esquema de rectificacin con filtro y regulador de voltaje.
-
32
DISEO DE LA FUENTE DE ALIMENTACION COMPLETA.
FIGURA 20.- Diagrama de bloques de la fuente de voltaje.
.
FIGURA 21.- Etapas de la fuente
22.-
Diagrama completo de la fuente regulada.
-
33
FIGURA 23.- Simulacin de la fuente de voltaje.
12.2.7 ELEMENTOS DE CIRCUITO DE POTENCIA. RELE DE ESTADO
SOLIDO.
TRIAC O TIRISTOR DE DOS ESTADOS.
El Tiristor
Un tiristor es un rectificador controlado, donde la corriente que circula de forma
unidireccional desde el nodo al ctodo, esta circulacin de corriente es iniciada
por una corriente pequea de seal desde la puerta al ctodo.
Figura 24. Tiristor.
El TRIAC (Triode for Alternative Current) es un dispositivo semiconductor de tres
terminales de la familia de los tiristores, que se usa para controlar el flujo de corriente
promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y
puede ser bloqueado por inversin de la tensin o al disminuir la corriente por debajo
del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser disparado independientemente de
-
34
la polarizacin de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o
negativa. Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y
conduccin. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o
en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional.
Conduce entre los dos nodos (A1 y A2) cuando se aplica una seal a la puerta (G).
Se puede considerar como dos tiristores en anti paralelo. Al igual que el tiristor, el
paso de bloqueo al de conduccin se realiza por la aplicacin de un impulso de
corriente en la puerta, y el paso del estado de conduccin al de bloqueo por la
disminucin de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH).
Est formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura 25
La aplicacin de los triacs, a diferencia de los tiristores, se encuentra bsicamente
en corriente alterna. Su curva caracterstica refleja un funcionamiento muy parecido
al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto
es debido a su bidireccionalidad. La principal utilidad de los triacs es como regulador
de potencia entregada a una carga, en corriente alterna. El encapsulado del triac es
idntico al de los tiristores. VER DATOS EN ANEXOS DATOS DE TIRISTOR TRIAC
Ejemplo: control de disparo con TRIAC. El TRIAC se emplea fundamentalmente en
la regulacin de la potencia elctrica en C.A. Interviene en circuitos de gobierno de
motores, hornos, etc.
En el circuito de control interviene una seal acoplada que ms adelante se explica
con detalles. Tambin se usa en aplicaciones de activacin controlada de circuitos
elctricos y electrnicos. Es comn la utilizacin del TRIAC en circuitos de alarma
excitados por luz, por contacto, o por cualquier otro transductor. La seal de control
se aplica entre la puerta G y uno de los terminales activos. El disparo requiere una
excitacin de puerta de las siguientes caractersticas: vg-a1 entre 1,5 y 3 Voltios. ig
entre 30 y 200 mA.
En el esquema de un circuito tipo se distinguen dos bloques perfectamente
diferenciados:
-
35
El bloque de entrada es quien suministra la seal alterna que, controlada por el
TRIAC, debe actuar sobre la carga.
El bloque de control sintetiza la seal para el control de cebado del TRIAC.
El primer bloque puede estar perfectamente constituido por la entrada de tensin de
red C.A. y los adecuados filtros inductivos. El segundo bloque encargado del control
del interruptor esttico puede estar constituido, por ejemplo, por una LDR y el
circuito adaptador de nivel para actuar sobre la puerta G, de acuerdo con las
-
36
FIGURA 28.- Circuito tpico con optoacoplador.
La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento elctrico que puede
establecerse entre los circuitos de entrada y salida. Fundamentalmente este
dispositivo est formado por una fuente emisora de luz, y un foto sensor de silicio,
que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso, todos estos
elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo
DIP.
FIGURA 29.- Ejemplo de opto-acopladores u optoaisladores.
Qu tipo de Opto-acopladores hay? Existen varios tipos de optoacopladores cuya
diferencia entre s depende de los dispositivos de salida que se inserten en el
componente. Segn esto tenemos los siguientes tipos: Fototransistor: se compone
de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un transistor BJT. Los
ms comunes son el 4N25 y 4N35
FIGURA 30.- Optotransistor (smbolo)
FIGURA 31.- Optotransistor en configuracin Darlington.
IGURA 32.-Optotransistor de encapsulado
ranurado
-
37
FIGURA 33.- Optotransistor de encapsulado ranurado.
Fototriac: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por
un triac . Fototriac de paso por cero: Optoacoplador en cuya etapa de salida se
encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta
al triac slo en los cruce por cero de la corriente alterna. Por ejemplo el MOC3031
y MOC 3041.
FIGURA 34.- Smbolo fototriac.
Optotiristor: Diseado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre
una seal lgica y la red.
FIGURA 35.- Optotiristor.
-
38
Ejemplos de circuitos utilizados al utilizar los optoacopladores:
FIGURA 36.- Circuito bsico con optoacoplador.
FIGURA 37.- Optoacoplador de cruce por cero.
FIGURA 38.- Optoacoplador para activar un relevador.
-
39
12.3 CIRCUITO DE RELE DE ESTADO SOLIDO.
12.3.1 OPTO TRIAC DETECTOR DE CRUCE POR CERO
La mayora de los circuitos que inundan La electrnica son muy sencillos y se
soportan en dos piezas fundamentales: un Opto-Triac para aislar la parte de control
de la parte activa de potencia y un Triac para realizar el trabajo del interruptor
propiamente dicho.
FIGURA 39.- Circuito Optotriac con Triac
El Opto-Triac es los casos de rel simple, posee un circuito inteligente que activara
al Triac durante el paso por cero de la tensin alterna de entrada. Esto garantiza
una conmutacin en un momento clave y que permitir evitar picos de corriente
hacia la carga. Esto es: durante el lapso en que la tensin de lnea adquiere una
tensin de 0Volts, la corriente que circular sobre la carga ser en consecuencia de
0 Amper. En el caso de la utilizacin de interruptores mecnicos o que no posean
esta cualidad (Detector de Cruce por Cero), los peligros de destruir la carga estn
siempre presentes ya que las corrientes inciales, en el momento de la conmutacin,
pueden ser muy elevadas y, en consecuencia, destructivas para el elemento
utilizado como carga. El Opto-Triac MOC3041 es un excelente dispositivo con
deteccin de cruce por cero que ser fundamental para nuestro Rel de Estado
Slido. Para el caso del Triac, tendremos un abanico muy amplio de eleccin ya que
el mercado nos permite acceder de manera sencilla a dispositivos capaces de
trabajar con, podramos decir, cualquier valor de corriente. En nuestro caso, la
seleccin se inclin por el BTA24-600, un Triac que puede manejar cargas de hasta
25Amperes (segn su hoja de datos). Por supuesto, t utilizars el que se ajuste a
tus necesidades. VER HOJA DE DATOS EN LOS ANEXOS.
-
40
FIGURA 40.- El triac empleado por nosotros soporta hasta 25 Amperes de
corriente.
De este modo, y con un circuito muy sencillo, nos queda armado el popular y clsico
Rel de Estado Slido que encontrars en casi todas las pginas que recopilan
circuitos electrnicos.
A este circuito le podemos brindar funciones y prestaciones muy superiores que
quizs no encuentres en ningn lugar (ni en los comerciales). Estas cualidades
surgen de la necesidad, del uso y de la experiencia de trabajar con este tipo de
circuitos. Por ejemplo, alguna vez has encontrado un circuito que tenga un monitor
de tensin de salida? Es decir, un LED que indique que el Rel est activado y
entregando energa a la carga. Solo en los modelos de alta calidad y precio,
verdad? La mayora tiene un aspecto compacto, robusto y que no admite un
desarme sencillo, por lo tanto, traen incorporado un fusible de proteccin? Es
imposible saberlo si no podemos desarmarlos. Debemos confiar en que el
instalador elctrico colocar los fusibles en forma externa?
Uno de los elementos que transforman al Rel de Estado Slido en un dispositivo
de alta calidad es la posibilidad de ofrecer al usuario mltiples informaciones en
tiempo real que sern muy tiles para determinar el funcionamiento del sistema en
todo su conjunto. Sin enormes gastos y utilizando materiales convencionales,
agregaremos al diseo popular los siguientes elementos:
Fusible (no todos lo incorporan)
Indicador de fusible quemado (LED)
Indicador de salida de energa hacia la carga (Triac en buen estado) (LED)
Indicador de activacin de entrada (LED)
Observa la cantidad de datos elementales que siempre hacen falta cuando ests
ante un rel de estado slido. Imagnate todas las preguntas que podras hacerte:
Tengo proteccin ante un cortocircuito en la salida a la carga?
-
41
Figura 41. Modelo del circuito ideal Rel Estado slido con Proteccin.
LED1 se encarga de informarte si la activacin llega al rel; ese es el primer dato
esencial. LED2 te indicar si el fusible est quemado cuando veas que el dato de
activacin llega, pero la carga no se activa. Al abrirse el fusible la corriente circular
por R6 y LED2. Como LED2 no deja de ser un diodo, rectificar media onda y se
encender a una corriente ajustada por R6.
Para 220VAC este valor es de 47K, para 110VAC ser la mitad. Es bueno que este
LED sea de color rojo para que llame la atencin inmediata del observador y, de
este modo, ayudarlo a descubrir un posible fallo. Un LED verde de salida, siempre
ser til para indicar que todo nuestro circuito funciona de manera correcta. Otra
situacin difcil de resolver (quizs la ms compleja) es cuando el dato de activacin
llega, cuando el fusible est en buenas condiciones, el LED verde de salida indica
que la energa sale hacia la carga y sta no funciona. Esto es, cuando tenemos la
desgracia de que la carga se ha malogrado.
-
42
FIGURA 42.- Modelo del circuito real del Rel Estado Solido sin Proteccin.
12.3.2 MODELOS DE OPTO TRIAC DE CRUCE POR CERO. 3031 Y 3041
6-Pin Dip de cruce cero optoaisladores de salida Triac 250/400 voltios de pico
Los dispositivos MOC303XM y MOC304XM consisten en un diodo emisor de
infrarrojos AlGa-As pticamente acoplada a un detector de silicio monoltico que
realiza la funcin de una tensin de cruce por cero controlador Triac bilateral. Estn
diseados para su uso con un Triac en la interfaz de los sistemas lgicos para
equipos alimentados a partir de 115 lneas VAC, como teletipos, CRT, rels de
estado slido controles industriales (este ltimo se utiliz), impresoras, solenoides
Motores y aparatos de consumo. MOC3031M 's es la misma como MOC3031M y
equivalente MOC3041.
VER HOJA DE DATOS COMPLETO EN LOS ANEXOS.
-
43
12.4. MANUFACTURA Y DISEO DE LOS CIRCUITOS.
CIRCUITOS IMPRESOS
Un Circuito Impreso se confecciona a partir de una placa virgen que est
conformada por una plancha base aislante (cartn endurecido, baquelita, fibra de
vidrio o plstico flexible), que sirve de soporte, y sobre una de las caras o las dos,
se deposita una fina lmina de cobre firmemente pegada al aislante que la cubre
completamente.
Los materiales para la manufactura y diseo de circuitos impresos son los
siguientes:
Placas fonolitas.
Borneras.
Zcalos.
Terminales.
Cloruro frrico.
Estao.
Cautn.
papel transfer.
La realizacin actual est totalmente automatizada de manera que con ayuda de un
Software se disea la disposicin de los elementos y pistas, para ms tarde pasar
a las mquinas de construccin de prototipos, que obtiene el circuito impreso
terminado. En este caso se uso un software de diseo libre Winboard PCB.
Normas para el diseo y realizacin manual.
Ejemplo de un modelo de circuito:
Partimos del esquema elctrico o electrnico que queremos implementar.
Adquirimos todos los componentes que vamos a utilizar, incluidos los terminales de
conexin y regletas u obtenemos sus dimensiones reales de catlogos de
fabricantes.
Figura 45. Ejemplo de circuito a partir
-
44
Situamos los componentes sobre la hoja cuadriculada, de modo que los terminales
de los componentes coincidan con la interseccin de las lneas.
Figura 46. Como colocar los componetes
Distribuimos los componentes en la placa.
Figura 47. Distribucin de los componentes.
Marcamos los puntos de los terminales sobre la hoja de papel, dejando un crculo
central sin dibujar, dibujamos los puntos de soldadura (pads) sobre la hoja, ser de
forma circular con un dimetro de al menos, el doble del ancho de la pista que en l
termina. Trazamos las pistas coincidiendo con las lneas de la cuadrcula o
formando un ngulo de 45 con stas.
-
45
Figura 48. Dibujo de pistas y puntos.
Se trata de realizar un diseo lo ms sencillo posible, cuanto ms cortas sean las
pistas y ms simple la distribucin, mejor resultar el diseo.
No se realizarn pistas con ngulos de 90; cuando sea necesario efectuar un giro
en una pista, se har con ngulos de 135; si es necesario realizar una bifurcacin
en la pista, se har suavizando los ngulos dibujando tringulos a cada lado.
Figura 49. Tipos de pistas.
El ancho de las pistas depender de la intensidad de corriente que vaya a circular
por ella. Se tendr en cuenta que 0,8 mm puede soportar, dependiendo del espesor
de la pista, alrededor de 2 Amperios, 2 mm, unos 5 Amperios y 4,5 mm, unos 10
Amperios. En general, se realizarn pistas de unos 2 mm aproximadamente.
Entre pistas prximas y entre pistas y puntos de soldadura se observar una
distancia que depender de la tensin elctrica que se prevea que exista entre ellas;
como norma general, se dejar una distancia mnima de unos 0,8 mm; en casos de
diseos complejos, se podr disminuir hasta 0,4 mm. En algunas ocasiones ser
preciso cortar una porcin de ciertos puntos de soldadura para que se cumpla esta
norma.
-
46
La distancia entre pistas y los bordes de la placa ser de dos dcimas de pulgada,
aproximadamente unos 5 mm. No pasarn pistas entre dos terminales de
componentes activos (transistores, tiristores, etc.) a no ser que se conecten a otro
terminal del mismo o que sea imprescindible.
Figura 50. Conexin de terminales.
Se debe prever la sujecin de la placa a un chasis o caja; para ello se dispondr de
marcas a perforar de 3,5 o 4 mm en las esquinas de la placa.
Diseo y construccin del circuito
En primer lugar diseamos el circuito impreso sobre papel, para ello necesitamos
las dimensiones de los componentes o mejor los componentes, y el esquema que
vamos montar.
a.- Se toma el papel cuadriculado y siguiendo las normas de diseo, situamos los
elementos en la disposicin que deseemos, y empezamos a confeccionar la cara
de componentes con ayuda del lpiz.
-
47
b.- Obtenemos los puntos donde se conectarn los terminales de los elementos.
c.- Marcamos todos los puntos por donde se van a soldar los terminales.
d.- Trazamos las pistas que unen a los terminales.
e.- Marcamos los lmites de la placa y los agujeros para sujetar la placa al chasis
-
48
f.- Continuamos serigrafiando la cara de los componentes, dibujando la silueta de
los componentes que vamos a soldar y a dems colocamos su nombre de
referencia para identificarlos.
Con esto queda terminado el diseo de la placa sobre papel, con la cara de
componentes serigrafiada y la cara de pistas. Ahora pasamos a transferir el diseo
a la placa virgen. Con el software se realiza la impresin en papel transfer o
couch.
g.- Cortamos un trozo de placa virgen del tamao del diseo obtenido
anteriormente. Es conveniente cortar un trozo ligeramente mayor con el objeto de
limar los bordes y dejarlos en perfecto estado.
-
49
h.- Damos la vuelta a la placa y el papel juntos. Con ayuda de un punzn, se
marcan con suavidad los centros de los agujeros por la cara del cobre. Prestar
especial atencin a no profundizar con el punzn sobre el soporte aislante o se
quebrar.
i.- Una vez marcados todos, se separan placa y papel, y se pasa al taladrado de
todos los agujeros con las brocas correspondientes. Terminado el taladrado, se lijan
suavemente los agujeros realizados.
-
50
j.- Se limpia el cobre de la placa dejndolo libre de todo tipo de suciedad y con un
rotulador de tinta permanente resistente al ataque del cido, se dibujan los pads o
puntos de soldadura.
k.- Terminados los crculos se trazan las pistas, una vez terminadas es necesario
esperar al secado de las pistas.
l.- A continuacin se procede al atacado qumico, para ello utilizaremos cloruro
frrico (muy lento, pero poco corrosivo).
CUIDADO!: El cloruro frrico es corrosivo. Si no se maneja con cuidado puede
provocar deterioros en la piel o la ropa, por lo que debe prestarse la mxima
atencin cuando se manipule. A dems debe realizarse en un sitio con abundante
agua. Si, por accidente, el cido tocar la piel, ojos o boca, lavar inmediatamente
con agua.
m.- Se sita el cido sobre una cubeta de plstico (ojo! nunca metlica) y se
introduce la placa. Dejar actuar a la mezcla dando un ligero movimiento a la
cubeta observando la placa. Para manipular la placa utilizar pinzas de plstico, las
pinzas metlicas se veran afectadas por el cido y se destruiran.
Una vez que ha desaparecido todo el cobre, menos el oculto por las pistas, se
retira la placa con cuidado y se lava con abundante agua. El cido puede utilizarse
varias veces. Una vez que ya no es activo se diluye con mucha agua y se arroja
por el desage.
-
51
A) CIRCUITO ELECTRONICO COMPLETO DE LA TRITURADORA
B)
DISEO PCB. CIRCUITO FUENTE Y POTENCIA (CAD).
C)
ESTRUCTURA FSICA DEL CIRCUITO ELECTRNICO.
-
52
13. ANALISIS DE PARTE MECANICA.
13.1 CALCULO DEL EJE SIN ACOMPLAMIENTOS
En Este Segmento Analizaremos El Eje Central A Fin De Determinar Los
Desplazamientos Angulares Y La Determinacin Del ngulo De Giro, Cuando El
Eje Es Sometido A Una Fuerza De Torsin
A Continuacin Se Describen Datos Del Eje Central
Para el anlisis se muestra en la figura del extremo superior derecho, un modelo
de elemento finito la seccin transversal del Eje Central el cual se discretizacion
en 6 elementos triangulares.
A continuacin se describen coordenadas del elemento.
Material: Acero
=200x109 Pa
= 7850 Kg/m3
Usando las relaciones y la formula de la matriz de rigidez.
B =1
det J [23 31 1232 13 21
] =
Sabiendo que la detJ est dada por
det = 2
det = 3.32810 3
Elemento 1 2 3
1 1 3 2
2 3 5 2
3 5 6 2
4 6 1 2
5 6 7 1
6 5 4 3
6.40 cm
5.2cm
-
53
Elemento 1
Calculando El rea Del Elemento.
1 =6410 3 5210 3
2= 16.642
Convirtiendo a m2
1 = 1.66410 32
Usando las relaciones de la tabla.
1 =1
3.3281032[5210 3 5210 3 05210 3 5210 3 6410 3
]
La matriz de rigidez est dada por B multiplicada por su transpuesta BT
(1)
=1
1.1010 32[5210 3 5210 35210 3 5210 3
0 6410 3] [
5210 3 5210 3 05210 3 5210 3 6410 3
]
(1) =1
1.1010 32[1.62 0 10 1.62 1
1 1 1.23]
Elemento 2
=1
3.3281032[5210 3 5210 3 6410 35210 3 5210 3 0
] 2 =8.554.275
2=
18.27 2
det = 2
(2)
=1
1.1010 32[5210 3 5210 35210 3 5210 3
6410 3 0] [
5210 3 5210 3 6410 35210 3 5210 3 0
]
(2) =1
1.1010 32[
1.62 1.62 11.62 1.62 1
1 1 1.23]
Elemento 3
-
54
=1
3.3281032[5210 3 5210 3 05210 3 5210 3 6410 3
]
(3)
=1
1.1010 322.18[
5210 3 5210 35210 3 5210 3
0 6410 3] [
5210 3 5210 3 05210 3 5210 3 6410 3
]
(3) =1
1.1010 32[1.62 0 10 1.62 1
1 1 1.2]
Elemento 4
=1
3.3281032[5210 3 5210 3 6410 35210 3 5210 3 0
]
(4)
=1
1.1010 32[5210 3 5210 35210 3 5210 36410 3 0
] [5210 3 5210 3 6410 35210 3 5210 3 0
]
(4) =1
1.1010 32[
1 0 10 1 1
1 1 2]
Elemento 5
=1
20.02103[
5210 3 6410 3 5210 319.2510 3 0 19.2510 3
] =
1.00110 32 det = 2
(5)
=1
6.6710 3[
5210 3 19.2510 36410 3 05210 3 19.2510 3
] [5210 3 6410 3 5210 3
19.2510 3 0 19.2510 3]
-
55
(5) =1
6.6710 3[
0.1 0.1 0.030.1 0.2 0.10.1 0.1 0.1
]
Elemento 6
=1
20.02103[
5210 3 6410 3 5210 319.2510 3 0 19.2510 3
] =
1.00110 32
(6)
=1
6.6710 3[
5210 3 19.2510 36410 3 05210 3 19.2510 3
] [5210 3 6410 3 5210 3
19.2510 3 0 19.2510 3]
(6) =1
6.6710 3[
0.1 0.1 0.030.1 0.2 0.0610.1 0.1 0.06
]
Determinando el vector carga del elemento = (2
3) [1 1 1]
=
[ 1.1010 32
1.1010 32
1.1010 32
1.1010 32
20.0210 320.0210 3 ]
Estableciendo condiciones de frontera 1 = 3 = 4 =
6 = 7 = 0
Ecuaciones de elemento finito son las siguientes.
1
1.1010 32[2.63 22 3.34
] [25
] = (17.1117.11
)
2.931032 1.811033 = 17.11 1.8110
32 3.031033 =
17.11
3 =17.111.811032
3.03103= 5.64103 + 5971092
2.931032 1.81103(5.64103 + 5971092) = 17.11
2 = 11.42103
3 = 5.64103
-
56
14. CALCULO DEL ENSAMBLE
En el eje se encuentra 3 pernos los cuales sostienen la cuchilla de corte y el
elemento que soporta la cuchilla. Por lo tanto el perno se encuentra sometido a
una carga mxima. Sabiendo que el ensamble para trabajar es de manera
permanente.
Acero
Acero
Las abreviaturas a utilizar se describen a continuacin:
dc= dimetro de la cresta
dr= dimetro de la raz
=200x109 Pa
lt= longitud roscada
ls= longitud no roscada
12mm
mmm
0.50cm
0.30cm
0.30cm
1
3
2
3
2
-
57
15. RECOMENDACIONES
15.1 RECOMENDACIONES GENERALES Y PLANEAMIENTO PARA LA APLICACIN DE ESTE SISTEMA
Consiste en:
Definir qu partes o elementos sern objeto de este mantenimiento
Establecer la vida til de los mismos
Determinar los trabajos a realizar en cada caso
Agrupar los trabajos segn poca en que debern efectuarse las intervenciones.
El agrupamiento aludido da origen a rdenes de trabajo, las que deben contener:
Los trabajos a realizar
La secuencia de esos trabajos
La mano de obra estimada
Los materiales y repuestos a emplear
Los tiempos previstos para cada tarea
Las reglas de seguridad para cada operario en cada tarea
La autorizacin explcita para realizar los trabajos, especialmente aquellos denominados "en caliente" como la soldadura.
La descripcin de cada trabajo con referencia explcita a los planos que sea necesario emplear.
Si optamos por este tipo de mantenimiento, debemos tener en cuenta que:
Un bajo porcentual de mantenimiento, ocasionar muchas fallas y reparaciones y por lo tanto, sufriremos un elevado lucro cesante.
Un alto porcentual de mantenimiento, ocasionar pocas fallas y reparaciones pero generar demasiados perodos de interferencia de labor entre Mantenimiento y Produccin.
16. ESTUDIO DE MERCADO
El estudio realizado mediante una serie de preguntas planteadas para la
comercializacin de la mquina trituradora de PETS, el test realizado se llev acabo
en la ciudad de POZA RICA VER. Y la zona norte del estado de VER. Los
encuestados fueron empresas que se dedican a la industria del reciclaje, los
resultados obtenidos se presenta mediante las siguientes grficas.
-
58
17. ENCUESTA
Encuestado Abel Sanchez Sanchez
Ocupacin Estudiante de Ingeniera Electromecnica
Empresa ITSPR
Grado de Estudios 8 Semestre de IEME
De acuerdo a las siguientes preguntas:
1. CONOCE LA MAQUINA TRITURADORA DE PETS?
SI NO
2. ALGUNA VEZ HA ESCUCHADO HABLAR SOBRE LA VENTA DE GRANOS
DE PETS?
SI NO
3. LE GUSTARIA RESIVIR MAS INFORMACION SOBRE LA PREGUNTA
ANTERIOR
SI NO
4. QUE RENTABILIDAD VE EN LA COMERCIALIZACION DE LA VENTA DE
GRANOS DE PETS?
BUENA REGULAR MALA
5. DE ADQUIRIR UN EQUIPO DE TRITURACION DE PETS, ELEGIRIA UNO
QUE TRITURE.
5 TON. POR DIA 15 TON. POR DIA 40 TON. POR DIA
6. PREFERIRIA INVERTIR EN UN EQUIPO AUTOMATIZADO
SI NO
7. SABE DE ALGUN FABRICANTE DE TRITURADORAS?
SI NO
8. LE GUSTARIA ADQUIRIR NUESTRO EQUIPO DE TRITURACION
SI NO
-
59
0
5
10
15
20
25
1 2 3NU
MER
O D
E EM
PR
ESA
S
RESPUESTAS
NO
SI
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 15
NO 5
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 18
NO 2
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 17
NO 3
1 2 3
NO 6
SI 14
0%
20%
40%
60%
80%
100%
% D
E EM
PR
ESA
S
GRAFICO 3
17.1 GRAFICAS
DE ACUERDO CON LA PRIMERA PREGUNTA
PARA LA SEGUNDA PREGUNTA
EL ESTIMADO DE LA PREGUNTA 3
0
5
10
15
1 2 3
SI 14
NO 6
NU
MER
O D
E EM
PR
ESA
S GRAFICO 2
-
60
MALA 2
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
BUENA 13
REGULAR 5
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3
MALA 2
REGULAR 5
BUENA 13
% D
E EM
PR
ESA
S
GRAFICO 4
C 4
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
A 3
B 13
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 17
NO 3
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3
NO
SI
PARA LA PREGUNTA 4
PARA EL CASO 5
A = 5 TON / DIA
B = 15 TON / DIA
C = 40 TON / DIA
EN LA PREGUNTA 6
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 2 3
C
B
A
-
61
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 7
NO 13
RESPUESTAS NUMERO DE EMPRESAS
SI 14
NO 6
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3
NO 6
SI 14
% D
E EM
PR
ESA
S
GRAFICO 8
EN LA PREGUNTA 7
PARA LA PREGUNTA 8
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3
GRAFICO 7
SI NO
-
1 ACTIVOS
2 CIRCULANTE
3 BANCOS $ 5 0 0 0 0 0 0
4 ALMACEN 8 0 0 0 0 0 0 $1 3 0