MAQUINA RECTIFICADORA Y CORRECTORA DE CORES PARA ROLLOS TERMO FORMADOS

CLAUDIA VANESA SANCHEZ JOSE ANGEL SALCEDO LILIANA FERNANDA QUINTERO MANUEL ANGEL ESPITIA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERIA TECNOLOGIA ELECTRONICA BOGOTA D.C. 2007

MAQUINA RECTIFICADORA Y CORRECTORA DE CORES PARA ROLLOS TERMO FORMADOS

CLAUDIA VANESA SANCHEZ JOSE ANGEL SALCEDO LILIANA FERNANDA QUINTERO MANUEL ANGEL ESPITIA

Proyecto de grado para optar el titulo de Tecnólogos en Electrónica

Ingeniero NESTOR PENAGOS

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERIA BOGOTA D.C. 2007

Nota de aceptación

Presidente de jurado

Jurado

Jurado

Bogota D.C., Abril 19 de 2007

A Dios por ser la luz que nos acompaño en este largo camino. A mis padres por su incondicional apoyo, dedicación y sabios consejos. Con amor, LILIANA FERNANDA QUINTERO CALDAS A Dios por ser la luz en mi camino. A mi madre, abuelita e hija por su apoyo Dedicación y compañía. Con amor, CLAUDIA VANESA SANCHEZ MENDIVELSO A Dios por ser el que guió mi camino hacia la luz, A mi esposa e hijos que me acompañaron en esta etapa de mi vida. Con amor, MANUEL ANGEL ESPITIA MOYA A Dios por ser el que ilumino mi vida, para seguiré estudiando. A mi esposa e hijas que me brindaron compañía. Con amor, JOSE ANGEL SALCEDO PEDRON

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos: A las directivas de la Universidad por preocuparse por la formación profesional y ética de los estudiantes.

Al cuerpo de Docentes por compartir sus conocimientos en Especial al Ingenieros Néstor Penagos por su valiosa orientación.

A todas las personas que nos acompañaron en nuestro desarrollo profesional:

A mi madre BLANCA D MENDIVELSO, mi Abuelita CRUZ FRANCO, por sus sabios consejos su dedicación y amor durante el curso de la carrera. A mi Hija MARIANA SALCEDO SÁNCHEZ por ser la luz de mi vida. Claudia Vanesa Sánchez Mendivelso

Doy gracias a mis padres ANA OLGA CALDAS y PEDRO ANTONIO QUINTERO por su amor y apoyo incondicional a lo largo de mi vida A mis hermanas JOHANNA L. QUINTERO y DIANA LORENA QUINTERO por su apoyo y compañía. A mis hijos GABRIEL FELIPE y SOFY ALEJANDRA por ser la ilusión de mi vida. Liliana Fernanda Quintero Caldas Agradezco a mi esposa MARTHA ISABEL APONTE por su apoyo incondicional. A mis hijos SANTIAGO Y NICOLAS ESPITIA por su compañía. Manuel Ángel Espitia Moya Le doy gracias a mi esposa JULIA VELASQUEZ por su paciencia y apoyo. A mis hijas ANGELA Y MAYRA SALCEDO por su compañía durante el transcurso de la carrera. José Ángel Salcedo Padrón

RAE

FECHA

NÚMERO RA PROGRAMA

AUTOR (ES) TÍTULO

PALABRAS CLAVES

14 Abril 2007

Tecnología Electrónica

SANCHEZ, Vanesa; SALCEDO, José; QUINTERO, Liliana y ESPITIA, Manuel MAQUINA RECTIFICADORA Y CORRECTORA DE CORES PARA ROLLOS TERMO FORMADOS

CORE, FLEXOS, EMPAQUES UHT, TORQUE, CONTROL, MOTOR, INTEGRADOR MPE, POTENCIOMETRO

DESCRIPCIÓN Se va a elaborar una maquina cuya función será rectificar y corregir los cores de los rollos mal formados o golpeados por medio de un tornillo que en un extremo tendrá diferentes piezas de acuerdo al diámetro del core.

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/engrana/index.html http://www.google.com http://www.superrobotica.com http://www.iesmarenostrum.com http://www.siemens.com.mx http://www.adassrl.com.ar/

Zubicarag Viejo, Manuel. BOMBAS, TEORÍA, DISEÑO Y

APLICACIONES. Ed Limusa. 2 ed. 1979. ROLDAN VITORIA, JOSÉ ARRANQUE Y PROTECCIÓN DE MOTORES TRIFÁSICOS. Ed Paraninfo. 1 ed. 2005 MUHAMMAD, RASHID. ELECTRÓNICA INTEGRADA – CIRCUITOS MICRO ELÉCTRICOS, ANÁLISIS Y DISEÑO. ED. THONSON

NÚMERO RA PROGRAMA

Tecnología Electrónica

CONTENIDOS Objetivo General  Diseñar una maquina rectificadora y correctora de cores para rollos termo formados. Objetivos Específicos  Analizar las diferentes maquinas actuales en el mercado internacional.  Modelar la maquina, que satisfaga las necesidades de las diferentes empresas que utilizan estos tipos de cores.  Adecuar la misma para un buen funcionamiento y que sea fácil de manejar para el operario.  Esta maquina le permitirá al usuario manipular rollos de diferentes tamaños para ser corregidos.  Desarrollar un circuito electrónico que satisfaga la necesidad del usuario.

NÚMERO RA PROGRAMA

Tecnología Electrónica

METODOLOGÍA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA Línea de Investigación de la Universidad: TECNOLOGÍAS ACTUALES Y SOCIEDAD. En esta época que la tecnología y las cosas practicas para el funcionamiento de la industria Colombiana son indispensables para generar disminución de costos, esta se obtiene contando con las maquinas necesarias a un bajo precio. Sub-línea de facultad: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS. El proyecto se basa en el control y modificación de señales análogas como digitales, esta una de las partes fundamentales del proyecto para que funcione adecuadamente. Campo temático del programa: CONTROL. La máquina rectificadora y correctora de cores maneja los diferentes conceptos de control y estos son manejados ya que la variable a controlar es la de posicionamiento vertical como horizontal de los dos motores, transformándola, controlándola bajo señales digitales y a través de un sistema que le permite al usuario maniobrarla fácilmente. TECNICAS DE RECOLECCION  En Colombia no hay conocimiento de una maquina industrial que realice esta tarea.  La empresa Tetrapak le patrocino a un ingeniero una visita a Brasil, el observo una maquina especializada en la corrección de cores.  El ingeniero que realizo la visita a Brasil diseño un prototipo manual para que en la industria Colombiana contara con un prototipo de maquina correctora de cores.  Las máquinas utilizadas para corregir los rollos son hechas para evitar los sobre costos, esto tiene como necesidad de rebobinar el material incurriendo en transportes adicionales directamente con el proveedor o con terceros.

POBLACION Y MUESTRA

Algunas empresas establecidas en Colombia que trabajan con rollos termo formados indirectamente, ya que el material utilizado es el que viene envuelto en los cores (carretes, o tubos de cartón comprimido), un ejemplo claro se evidencia es en la Compañía Alpina S.A. donde ellos trabajan con los rollos de envases UHT (son envases ultra pasteurizados, estos están formados por 7 capas de materiales diferentes para la conservación del producto envasado, estos tienen un sistema de preservación por mas de tres o seis meses aproximadamente), en los cuales se empacan los deferentes productos larga vida. Estos rollos tienen un costo muy elevado y en donde cualquier material que no cumpla las condiciones adecuadas no puede ser manipulado, por tanto no se puede dejar perder ningún rollo, pues su pérdida representa más gastos, imprevistos para la compañía o las personas que trabajan en esta área.

HIPOTESIS Lo que pretendemos, es reducir los rechazos y devoluciones a proveedores por materiales golpeados y que generan mal formaciones. Aprovechar los recursos y bajar costos en un proceso directo sin necesidad de recurrir a la rebobinada, para poder reutilizar el material que ha sido maltratado. VARIABLES Para ello contamos con dos sistemas independientes de tornillo sin fin y a su vez por medio de poleas, correa, tornillos, piñones y eje de posicionamiento vertical y posición de altura. Para la corrección de los cores se hicieron conos de diferente diámetro, los cuales hay que cambiar manualmente según el diámetro del core, el cono será sujetado por dos tuercas una se pondrá en la parte posterior al cono y la otra en la parte anterior al mismo.

CONCLUSIONES  Se logro con la elaboración de la maquina demostrar los conocimientos adquiridos a través de la carrera.  Se identificaron los criterios que hacen al mecanismo de tornillo sin fin diferente a los otros mecanismos de transmisión.  Se desarrollaron unas buenas bases para el desarrollo y diseño del proyecto, utilizando diferentes elementos de maquinas con diferentes programas de simulación.  Diseñamos una maquina más competitiva, a un costo más bajo y con una mayor calidad; por lo que se convierte en una herramienta de singular importancia.  Esta maquina rectificadora y correctora de cores le permitirá a las diferentes empresas ser mas competitivos y rebajar los sobre costos por causa de los rollos mal formados.

TABLA DE CONTENIDO

pag INTRODUCCIÓN

13

1

Planteamiento del problema

14

1.1

Antecedentes

14

1.2

Descripción y formulación del problema

14

1.3

Justificación

15

1.4

Objetivo de la investigación

15

1.4.1 Objetivo general

15

1.4.2 Objetivos específicos

15

1.5

16

Alcances y Limitaciones

1.51 Alcances

16

1.5.2 Limitaciones

16

2.

Marco de referencia

17

2.1

Marco conceptual

17

2.2

Marco legal o normativo

17

2.3

Marco Teórico

18

3.

Línea de Investigación de USB / SUB-LINEA DE LA UNIVERSIDAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA

23

4.

Desarrollo del proyecto

24

4.1

Plano electrónico del sistema

29

5.

Diagrama de Bloques

30

6.

Conclusiones

31

7.

Recomendaciones

32

BIBLIOGRAFIAi

33

ANEXOS GRAFICOS

34

LISTA DE FIGURAS

Figura 1

Rollos termo formados

17

Figura 2

Sistema motor inferior

24

Figura 3

Sistema motor superior

24

Figura 4

Sistema completo basico

25

Figura 5

cores parte interna termoformado

26

Figura 6

Cono rectificador

26

Figura 7

Maquina termonada correctora de cores

28

Figura 8

Movimiento tornillo sin fin

34

Figura 9

Rotacion tornillo sin fin con motor

35

Figura 10

engranaje tornillo sin fin

36

Figura 11

Simulacion correcion de cores

37

INTRODUCCION

Algunas empresas establecidas en Colombia que trabajan con rollos de cartón comprimido indirectamente, ya que el material utilizado es el que viene envuelto en los cores (carretes, o tubos de cartón comprimido), un ejemplo claro se evidencia es en la Compañía Alpina S.A. donde se trabaja con los rollos de envases UHT (son envases ultra pasteurizados, estos están formados por 7 capas de materiales diferentes para la conservación del producto envasado, estos tienen un sistema de preservación por mas de tres o seis meses aproximadamente), en los cuales se empacan los diferentes productos larga vida. Estos rollos tienen un costo muy elevado, donde cualquier material que no cumpla las condiciones adecuadas no puede ser manipulado, por tanto no se puede dejar perder ningún rollo, pues su pérdida representa más gastos, imprevistos para la compañía o las personas que trabajan en esta área. Los daños generalmente se dan en los cores al deformarse, por esta razón se deben enviar a rebobinar, las rebobinadas oscilan entre $1.500.000 cada uno, adicional a esto se debe tener un inventario representativo para enviar dichos rollos, a ser corregidos y de esta manera minimizar costos en fletes. Nuestro propósito es elaborar una maquina rectificadora y correctora de cores de rollos (cartón comprimido), que sea adquirida por esta empresa y/u otras de su misma línea de tal forma que bajen los costos con respecto a lo nombrado anteriormente.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 ANTECEDENTES La empresa Tetrapak envió un ingeniero a Brasil, el observo una maquina especializada en la corrección de cores.

El ingeniero que realizo la visita a Brasil diseño un prototipo manual para que en la industria Láctea Colombiana contara con una herramienta correctora de cores.

En Colombia a parte de el prototipo nombrado anteriormente no hay conocimiento de una maquina industrial que realice esta tarea.

En la empresa Alpina, Tetrapack y Colanta utilizan y se rotan la correctora de cores manual.

1.2 DESCRIPCION Y FORMULACION DEL PROBLEMA

Se va a diseñar y construir una maquina cuya función sea rectificar y corregir los cores de los rollos mal formados o golpeados por medio de un tornillo que en un extremo tendrá diferentes piezas, de acuerdo al diámetro del core. Estará diseñada con un funcionamiento eléctrico, control de altura electrónico que dará un inicio un recorrido y un final de carrera. Se diseñaran unas piezas cónicas de acuerdo con el diámetro de los cores, están hechas con material de hierro laminado. Esta es una forma práctica y económica de diseñar dicha maquina con una muy buena funcionalidad. En la industria Colombiana de lácteos no hay conocimiento de una maquina rectificadora y correctora de cores de empaques UHT. ¿Como rectificar y corregir los cores de los rollos termo formados?

1.3 JUSTIFICACIÓN El proyecto da origen a la necesidad de reducir y evitar los constantes rechazos y devoluciones de cores a causa del transporte y mal manejo que se le da en la manipulación de las estibas, container. Esto lleva sobre costos para poderlos rebobinar, y poder reutilizar el material dañado, también por la falta de tecnología implementada en el país pues la mayoría de equipos industriales son importados y no cuentan con un adecuado servicio de mantenimiento y soporte. Adicional a esto se suman los elevados costos y la tramitología al momento de adquirir maquinaria industrial importada, la falta de garantía por parte de las aseguradoras en donde existe un riesgo muy grande. Si se puede satisfacer esta causa seria un logro muy alto y en ese momento entraríamos a ver como el usuario con esta maquina podría satisfacer la necesidad de disminuir gran cantidad de rechazos, también es importante resaltar que esta maquina no es común en Colombia y las empresas que la utilizan tienen que rotársela ya que un ingeniero fue a Brasil e hizo un prototipo y esta es la que actualmente se esta utilizando para la corrección de los cores.

1.4 OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1 Objetivo General  Diseñar una maquina rectificadora y correctora de cores para rollos termo formados. 1.4.2 Objetivos Específicos  Analizar las diferentes maquinas actuales en el mercado internacional.  Modelar la maquina, que satisfaga las necesidades de las diferentes empresas que utilizan estos tipos de cores.  Adecuar la misma para un buen funcionamiento y que sea fácil de manejar para el operario.  Garantizar la fácil manipulación rollos de diferentes tamaños para ser corregidos.  Desarrollar un circuito electrónico que satisfaga la necesidad del usuario.

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO

1.5.1 ALCANCES La máquina será elaborada y utilizada para corregir los rollos mal formados o golpeados, esto se hará por medio de un tornillo que llevara un cono en su extremo, el cual va a corregir el tubino al desplazarse internamente por el mismo. Los cores son de diferentes diámetros, entre ellos los más utilizados: de 10, 15 y 20 centímetro de diámetro la altura máxima oscila entre 1 y 2 metros, generalmente son tubos de cartón comprimido de forma circular Se pretende, reducir los rechazos y devoluciones a proveedores por materiales golpeados y que presentan mal formaciones. Aprovechar los recursos y bajar costos en un proceso directo sin necesidad de recurrir a la rebobinada, para poder reutilizar el material que ha sido maltratado.

1.5.2 LIMITACIONES

Una de las limitaciones de la maquina es su difícil movilidad ya que es muy pesada y debe ser transportada por varias personas, pues al ponerle ruedas perdía su estabilidad la cual es necesaria para su buen desempeño. Al ser un sistema mecánico con piñones genera una contaminación auditiva para el operario. El anteproyecto al principio fue elaborado de tal manera que el sistema principal de la maquina fuera en un sistema hidráulico pero por costos el grupo tomo la decisión que fuera de forma mecánica.

2.

MARCO DE REFERENCIA

2.1 MARCO CONCEPTUAL Cores: son los tubinos o cartón en forma de cilindro, en los cuales vienen enrollados los diferentes materiales, entre ellos los empaques UHT (son envases para empacar productos ultra pasteurizados, estos están formados por 7 capas de materiales diferentes para la conservación del producto envasado, estos tienen un sistema de preservación por mas de tres o seis meses aproximadamente).

Figura 1. Rollos termo formados Termo formados: consiste en calentar una lámina a cierta temperatura, se presiona lamina contra el molde y se aplica un vació para que este se amolde a su contorno, en la mayoría de las ocasiones se utiliza un molde inferior, y para formas más complicadas se utiliza un molde superior. 2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO ISO 9000 La Organización Internacional de Normalización (International Standards Organization) es una organización que desarrolla diversos tipos de normas. La norma ISO 9000 se refiere a una serie de criterios que definen un sistema de garantía de calidad. La norma especifica los requisitos para el sistema. Los criterios han sido determinados por un grupo internacional de profesionales del área de negocios y calidad.

Estos criterios son fundamentales para contar con óptimas prácticas comerciales, como por ejemplo: Establecer metas de calidad, garantizar que los requerimientos del cliente se entiendan y satisfagan, controlar los procesos de producción, corregir los problemas y garantizar que no vuelvan a ocurrir.

“Las normas ISO-9004:2000 e ISO-9001:2000, documentos de gestión de la calidad ha sido diseñada para que ambas sean usadas conjuntamente. Cuando se usan de esta manera e implementan completamente como un par consistente, es probable que los beneficios para la organización sean más extensos que si se usara una sola de ellas”. Gestión de la calidad, Política de la Calidad, Objetivos de la Calidad, Planificación, Control, Aseguramiento, Mejoramiento da como resultado eficiencia y eficacia. Responsabilidad de la dirección, responsabilidad y autoridad, asegurar procesos establecidos y mantenidos, reportar funcionamiento del sistema, promover conciencia, relaciones con externos, comunicación Interna.

2.3 MARCO TEORICO ENGRANAJE Se denomina engranaje a una pieza mecánica capaz de trabajar coordinadamente con otra mediante salientes especiales denominadas dientes. Son un elemento fundamental para el desarrollo de máquinas. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren de engranajes. Sistema mecánico basado en ruedas dentadas que sirve para transmitir el movimiento de rotación de un eje a otro, invirtiendo eventualmente sentido o modificando su velocidad angular. Esos mismos efectos podrían obtenerse sin engranajes donde los árboles motor o conductor y receptor conducido son dos cilindros lisos que estar en contacto. Al girar en determinado sentido, el árbol motor transmite al árbol receptor un movimiento de sentido contrario. Por otra parte, la velocidad angular del segundo depende de la relación existente entre el diámetro de ambos. Si éste es igual, los dos darán el mismo número de vueltas por unidad de tiempo; pero si el cilindro receptor es mayor o menor, su velocidad será respectivamente inferior o superior a la del cilindro motor.

Tipos de engranajes Los engranajes se pueden clasificar de acuerdo con varios criterios. Por el número de dientes  Los engranajes de más de 15 dientes se llaman coronas y los de hasta 15

dientes piñones.  Para un engranaje normalizado con ángulo de presión de 20º según la

norma ISO 53, se desaconseja usar engranajes de menos de 17 dientes. Esto es debido a que se pueden producir daños por penetración en el tallado. Existen dos casos particulares: 

El tornillo sin fin, que engrana con su corona perpendicularmente a su eje, y que suele tener uno, dos o hasta tres dientes helicoidales.

 La cremallera, que posee los dientes alineados sobre una superficie plana.

Podría considerarse como un engranaje de infinitos dientes y diámetro infinito. Por la orientación relativa de sus ejes  Cilíndricos, cuando sus ejes son paralelos. 

Cónicos, cuando sus ejes no son paralelos.



Corona tornillo sin fin, es un caso particular en el que sus ejes no se cruzan y forman 90º

Por la forma de los dientes  De dientes rectos.  De dientes helicoidales.

Por el tamaño de diente Los dientes de los engranajes tienen un tamaño específico; en el sistema métrico se denomina módulo, un número proporcional al tamaño del diente.

Por el perfil del diente Hay varios métodos de perfilado del diente los engranajes con formas, no tamaños, diferentes, etc. En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un diente. TRANSFORMADOR Consiste en un arrollamiento primario y un secundario. Por el primario entra una tensión AC (110 -120), y por el secundario saldrá una tensión AC pero de menor valor (6.9, 12, 15) de acuerdo al calibre y distancia del cobre. POTENCIOMETRO Es una resistencia variable que se puede graduar girando la perilla. MOTOR ELECTRICO Un motor eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía eléctrica en energía mecánica. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:  A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos.  Se puede construir de cualquier tamaño.  Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente

constante. rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 80%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).  La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica.  Su



Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:    

Motor serie Compound Shunt Sin escobillas

Los motores de corriente alterna están formados por dos partes principales: El estator es la parte externa del motor que no gira. Esta consta de embobinados, que al ser alimentados por corriente alterna, generan un campo magnético rotativo. El rotor es la parte del motor que gira, debido a la acción del campo magnético rotativo del estator. Los motores de corriente alterna se clasifican en:  Síncronos. Su velocidad de giro es constante y viene determinada por la

frecuencia de la tensión de la red a la que este conectada y el número de pares de polos del motor.  Asíncronos o de inducción. El campo magnético rotativo induce (de ahí su nombre) un campo magnético en el rotor que se opone al primero, resultando en un par que hace que el rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo. Para que el campo magnético pueda producirse, el rotor tiene que girar a una velocidad un poco menor que la del campo magnético rotativo. Por esto, su velocidad de giro es siempre inferior a la velocidad de sincronismo aumentando esa diferencia a medida que aumenta la carga resistente del motor. MOTOR TRIFASICO El motor trifásico se compone fundamentalmente de un rotor y un estator. Ambas partes están formadas por un gran numero de laminas ferromagnéticas, que disponen de ranuras, en las cuales se alojan los devanados respectivamente. Al alimentar el bobinado trifásico del estator, con un sistema de tensiones trifásicas, se crea un campo magnético giratorio, el cual induce en las espiras del rotor una fuerza electromagnética, y como todas las espiras forman un circuito cerrado, circula por ellas una corriente, obligando al rotor a girar en el mismo sentido que el campo giratorio del estator. Partes del motor giratorio: Estator: Es la parte fija del motor y se compone de: Carcaza: Parte que sirve de soporte al núcleo magnético. Se construye con hierro fundido o acero laminado. Núcleo Magnético: Es un apilado de laminas ferromagnéticas de pequeño espesor, aisladas entre si por medio de barnices. Bobinado estatórico: Bobinas que tienen la función de producir el campo magnético. Están alojadas en las ranuras (abiertas o semi-cerradas) que tienen el núcleo.

Barnera: Conjunto de bornes situado en la parte frontal de la carcaza, que sirve para conectar la red a los terminales del bobinado estatórico. Los bornes a los cuales se conectan los principios de las bobinas, se identifican en la actualidad normalmente con U1, V1, W1 y los finales U2, V2 y W2. Rotor: Básicamente esta formado por un eje y un paquete de laminas ferromagnéticas, que llevan en la periferia unas ranuras para alojar las bobinas retóricas. Los extremos del eje se introducen en unos bujes o rodamientos, que deben ofrecer el mínimo de rozamiento, de modo que no influyan para producir un aumento de la corriente absorbida por el motor. Según se coloquen los conductores del rotor, en cortocircuito conformando un bobinado, tenemos dos tipos de motores asíncronos: motores con rotor bobinado y el que utilizamos en nuestro laboratorio motor con rotor en cortocircuito o jaula de ardilla. Motores con rotor jaula de ardilla: Son aquellos cuyo rotor esta integrado por un paquete de laminas ferromagnéticas de espesores muy pequeños, aislados entre sí. Este conjunto se comprime y se encaja en el eje, haciendo tope sobre unas hendiduras que lleva, de forma que no pueden salirse. El bobinado del rotor esta formado por un conjunto de conductores desnudos, de cobre o aluminio, y puestos en cortocircuito, al soldarlos a dos anillos frontales del mismo material. Por el parecido que tienen con una jaula de ardilla recibe ese nombre. Cuando se energizan estos motores absorben una corriente muy grande, si la línea de alimentación es insuficiente, una caída de tensión apreciable, capaz de producir perturbaciones en otros receptores y aparatos de iluminación, por lo cual, cuando superen cierta potencia, el arranque ya no debe ser directo.

3 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA Línea de Investigación de la Universidad: TECNOLOGÍAS ACTUALES Y SOCIEDAD. En esta época que la tecnología y las cosas practicas para el funcionamiento de la industria Colombiana son indispensables para generar disminución de costos, esta se obtiene contando con las maquinas necesarias a un bajo precio. Sub-línea de facultad: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS. El proyecto se basa en el control y modificación de señales análogas como digitales, esta una de las partes fundamentales del proyecto para que funcione adecuadamente.

Campo temático del programa: CONTROL. La máquina rectificadora y correctora de cores maneja los diferentes conceptos de control y estos son manejados ya que la variable a controlar es la de posicionamiento vertical como horizontal de los dos motores, transformándola, controlándola bajo señales digitales y a través de un sistema que le permite al usuario maniobrarla fácilmente.

4. DESARROLLO DEL PROYECTO

El desarrollo del proyecto inicia principalmente con la parte mecánica. Para ello se cuenta con dos sistemas independientes de tornillo sin fin.

Tornillo sin fin N° 1

Figura 2 sistema motor inferior

Tornillo sin fin principal

Figura 3 sistema motor superior

Pero a su vez esta interconectada por medio de poleas, correa, tornillos, piñones y eje de posicionamiento vertical.

El sistema inferior es para dar la posición de altura que oscila entre 50 cm. a 1 m, dependiendo del calibre del rollo; este primer sistema se compone de un motor 0.5HP,que lo llamaremos M1 el cual tiene en su eje una polea de 10 cm. de diámetro que la llamaremos P1, que lleva una correa que conecta a otra polea de 30 cm. diámetro que llamaremos P2 la cual va al eje de un tornillo sin fin, que llamaremos Q1, este al girar activa un piñón que llamaremos Q2 de diámetro 50 cm, por ser de mayor diámetro disminuye la velocidad y su tarea consiste en posicionar el eje vertical que conecta con el sistema superior que lleva un motor de 3 HP al cual llamaremos M2. Al ajustar la altura a la cual va a trabajar M2 el sistema M1 se desactiva.

Motor 3 HP

Motor 0.5 HP

Figura 4 sistema completo basico

Al activar M2, se activa un eje dentado que llamaremos G1 que a su vez mueve otro piñón que llamaremos P3 de mayor diámetro, el cual reduce la velocidad de M2 pero aumenta el torque, ya que a dicho piñón va conectado un engranaje ensamblado al chasis del motor que es el mecanismo que al final hace trabajar al tornillo sin fin, como es salir y entrar cuando se va a realizar la corrección del core, que es el objetivo de dicho proyecto. En la parte eléctrica se trabaja con dos motores trifásicos (M1 y M2), de 0,5 y 3.0 HP respectivamente. En sentido normal M1, se aumenta la altura a la cual trabajará M2. al invertir fases se disminuye dicha distancia o se llega a la distancia mínima, esta distancia también se puede ajustar con un circuito que se implementó y se detallará más adelante. En cuanto a M2 al trabajar normalmente lo que se hace es extender el tornillo sin fin de acuerdo al diámetro del core del rollo a corregir, quien se encuentra con un final de carrera que desactiva a M2 y con inversión de fase se entra hasta la posición inicial dicha pieza.

Para la corrección de los cores se hicieron conos de diferente diámetro, los cuales hay que cambiar manualmente según el diámetro del core, el cono será sujetado por dos tuercas una se pondrá en la parte posterior al cono y la otra en la parte anterior al mismo.

Distintos tamaños de cores

Figura 5 cores parte interna termo formado

Cono rectificador

Figura 6 cono rectificador

El circuito posee dos componentes principales, uno es el opto acoplador que permite conectar el circuito de control generado por el microcontrolador (temporizador) el cual nos permite conectar señales de bajo nivel a circuitos de potencia con alto voltaje. El segundo es el triac, que es un elemento activo que maneja la carga de potencia. Este se constituye en un rele de estado solidó y acepta señales de control que deben tener una tensión entre +5 y +15 voltios y para desactivar el rele de la entrada debe caer a un nivel bajo (cercano a 0). Al aplicar una tensión DC de control a la entrada del circuito, circula una corriente de dolarización a través del led del opto acoplador y este emite su luz infrarroja en el interior de la capsula. Dicha emisión es detectada por el foto detector y convertida en corriente que se utiliza para impulsar directamente el triac encargado de conmutar la potencia de la carga que es el motor de 3 hp. Las resistencias r1 y r3 limitan la corriente a través del led indicador d3 y el led del opto acoplador a un valor regulado. Los demás componentes cumplen una labor auxiliar, por ejemplo d2 y d4 protegen los led en caso de una inversión de polaridad del voltaje de control y q1 bloquea el paso de corriente hacia el opto acoplador cuando éste es superior a +15 vdc, este umbral lo determina el diodo d1.se realiza esta protección para proteger el led del opto acoplador. En condiciones normales, con voltajes de entrada positivos (superiores a 5 e inferiores a 15 vdc) d1, d2,d4 y q1 permanecen en estado off y circularía corriente a través de los led. Cuando el voltaje de control supera la barrera de los +15 vdc, d1 se dispararía y permitiría la circulación de corriente a base del transistor q1 a través de r2, de esta manera q1 conduce y bloquea el paso de corriente hacia el opto acoplador. En el caso de aplicar un voltaje invertido conducen d2 y d4, y evitaría que la tensión inversa de aplique a los led, es de anotar que la máxima tensión inversa que puede soportar un led es del orden de 3 a 6 voltios antes de averiarse. el circuito de salida del rele de estado solidó utiliza un triac para 400 voltios y 20 amperios y es de compuerta aislada y es gobernado por el triac del opto acoplador. Al activarse el opto acoplador por efecto del control aplicado a la entrada, circularía una corriente por el mismo y por la compuerta del triac, provocando que este conduzca y permite que entre la corriente hacia el motor ac. al completarse el tiempo del temporizador cesa la señal de control y se desactivaría el opto acoplador provocando la interrupción de corriente del triac hacia dicho motor ac.

MAQUINA TERMINADA RECTIFICADORA Y CORRECTORA DE CORES

Figura 7 MAQUINA TERMINADA CORRECTORA DE CORES

4.1PLANO ELECTRONICO DEL SISTEMA

5. DIAGRAMA DE DE BLOQUES

TECLADO

HOMBRE -MAQUINA

DATOS

ELECTRONICA

CIRCUITO

DESPLAZAMIENTO DE TORNILLO

ELECTRONICA DIGITAL

MOTOR

MECANICA

TORNILLO

AJUSTE MANUAL DE CONO-TORNILLO

CONOS

CORRECCION DE CORE

6. CONCLUSIONES  Se logro con la elaboración de la maquina demostrar los conocimientos adquiridos a través de la carrera.  Se identificaron los criterios que hacen al mecanismo de tornillo sin fin diferente a los otros mecanismos de transmisión.  Se desarrollaron unas buenas bases para el desarrollo y diseño del proyecto, utilizando diferentes elementos de maquinas con diferentes programas de simulación.  Diseñamos una maquina más competitiva, a un costo más bajo y con una mayor calidad; por lo que se convierte en una herramienta de singular importancia.  Esta maquina rectificadora y correctora de cores le permitirá a las diferentes empresas ser mas competitivos y rebajar los sobre costos por causa de los rollos mal formados.

7. RECOMENDACONES

Las recomendaciones para la maquina rectificadora y correctora de cores para rollos termo formados es que sus piñones hay que lubricarlos continuamente ya que esta produce bastante ruido al ponerse en marcha por su sistema de engranajes. Es importante estar supervisando la maquina rectificadora y correctora de cores para rollos termo formados cuando esta en funcionamiento para evitar algún daño en la misma. La persona o el operario que manipule la máquina debe saber como funciona por que su mala manipulación puede ocasionar daños en el sistema de control

BIBLIOGRAFÍA

http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/engrana/index.html http://www.superrobotica.com http://www.iesmarenostrum.com http://www.siemens.com.mx http://www.adassrl.com.ar/ www.motor.com.co

ZUBICARAG VIEJO, MANUEL. BOMBAS, TEORÍA, DISEÑO Y APLICACIONES. ED LIMUSA. 2 ED. 1979. ROLDAN VITORIA, JOSÉ. ARRANQUE Y PROTECCIÓN DE MOTORES TRIFÁSICOS. ED Paraninfo. 1 ed. 2005 MUHAMMAD, RASHID. ELECTRÓNICA INTEGRADA – CIRCUITOS MICRO ELÉCTRICOS, ANÁLISIS Y DISEÑO. ED. THONSON

IRWIN, J DAVID. ANALISIS BÀSICOS DE CIRCUITOS EN INGENIERIA ED PEARSON EDUCACIÒN. 5 ed 1997

ANEXO GRAFICOS Tornillo sin fin

Figura 8 movimiento tornillo sin fin

Figura 9 rotacion tornillo sin fin con motor Rollos de material flexo (UHT)

Figura 1. Rollos termo formados

Maquina rectificadora y correctora de cores para rollos termo formados

Figura 7 MAQUINA TERMINADA CORRECTORA DE CORES

Tornillo o eje de corrección horizontal

Figura 10 engranaje tornillo sin fin

Figura 11 SIMULACIÓN DE LA CORRECCIÓN DEL CORES

Core, rollo o tubino de cartón comprimido

Tornillo sin fin Sistema horizontal de corrección

Pieza cónica rectificadora