51742_1

UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL

CARATULA

FACULTAD DE CIENCIAS DEL A INGENIERA

CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE CONTROL DIFUSO Y COMUNICACIN INALMBRICA ENTRE LA BOTONERA Y EL PUENTE GRA, EN EL TALLER DE

MANTENIMIENTO MECNICO DE LA EMPRESA REPSOL EN

EL BLOQUE 16

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TITULO DE INGENIERO EN

MECATRNICA

PAL MARCELO JCOME ESPN

DIRECTOR: ING. VLADIMIR BONILLA VENEGAS

QUITO, ENERO, 2012

Universidad Tecnolgica Equinoccial. 2011

Reservados todos los derechos de reproduccin

AGRADECIMIENTOS

Yo que nunca me olvido de quien me ayudo, tengo bien presente los amigos

que son, mi padre, mi madre y el creador quien quiso para m esto y yo lo

acepto.

Escuchen mi alabanza, hoy quiero dar gracias a toda mi familia por mimarme

en la crianza a los que hoy estn y a los que siempre faltan s que arriban

en el cielo con Jah descansan, que sera de mi si no tuviera familia gracias le

doy a la mujer que me dio la vida y al hombre que puso en ella la semilla.

AUSPICIO

La presente investigacin cont con el auspicio financiero del proyecto

Diseo e implementacin de un sistema de control para el puente gra en el

taller de mantenimiento mecnico de la empresa Repsol en el Bloque 16.,

que se ejecuta en la Empresa Repsol Ecuador acantonada en provincia de

Orellana, Bloque 16.

i

INDICE GENERAL

1 INTRODUCCIN ......................................................................................... 1

2 MARCO DE REFERENCIA ........................................................................ 18

2.1 Estandarizacin de proteccin IP y NEMA .................................. 19

2.1.1 IP (Ingress Protection): ............................................................. 19

2.2 NEMA (National Electrical Manufacturers Association): ................. 21

2.3 Ergonoma ...................................................................................... 22

2.3.1 Riesgos laborales: .................................................................... 23

2.4 LGICA DIFUSA ............................................................................ 24

2.4.1 Teora de conjuntos difusos ..................................................... 25

2.5 SISTEMAS EMBEBIDOS ............................................................... 33

2.6 PROCESADOR DIGITAL DE SEALES (DSP) ............................. 35

2.7 SENSORES .................................................................................... 37

2.8 MOTORES ELCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA (CA) ........ 38

2.8.1 Motores monofsicos ............................................................... 41

2.8.2 Motores trifsicos ..................................................................... 41

2.8.3 Tcnicas de arranque, parada y control para motores trifsicos.

45

3 METODOLOGA ......................................................................................... 49

3.1 METODOLOGA MECATRNICA .................................................. 50

3.1.1 Anlisis de requerimientos del proyecto. .................................. 51

4 SOLUCIN MECATRNICA ..................................................................... 55

ii

4.1 ESTUDIO DE ESFUERZOS CORTANTES EN LOS TORNILLOS

UBICADOS EN LOS NGULOS O TOPES DE LA ESTRUCTURA. ........ 57

4.2 MODELADO DEL PUENTE GRA EN SOLIDWORKS ................. 66

4.3 SISTEMA DE MEDICIN ............................................................... 75

4.4 ACONDICIONAMIENTO DE SEALES ......................................... 75

4.5 SISTEMA DE ACTUACIN ELCTRICA ....................................... 78

4.6 ARQUITECTURA DE CONTROL ................................................... 80

4.7 SISTEMA EMBEBIDO .................................................................... 92

4.8 SIMULACIN................................................................................ 107

5 DESARROLLO DEL PRODUCTO MECATRNICO ................................ 115

5.1 CONSTRUCCIN DEL PRODUCTO MECATRNICO ............... 116

5.2 GUAS Y MANUALES DE FUNCIONAMIENTO ........................... 122

5.2.1 INTRODUCCIN ................................................................... 122

5.2.2 INFORMACIN DE SEGURIDAD .......................................... 122

5.2.2.1 Advertencia ...................................................................... 123

5.2.2.2 Precaucin ....................................................................... 123

5.2.3 IDENTIFICACIN DE PARTES ............................................. 124

5.2.3.1 Tablero de control ............................................................ 124

5.2.3.2 Botonera .......................................................................... 125

5.2.3.3 Mesa para soporte de bateras y botonera ...................... 126

5.2.4 DESCRIPCIN ...................................................................... 126

5.2.4.1 Funcin de luces de sealizacin .................................... 127

iii

5.2.4.2 Procedimiento de operacin del puente gra .................. 127

5.2.5 CONFORMIDAD .................................................................... 129

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 130

6.1 CONCLUSIONES ......................................................................... 131

6.2 RECOMENDACIONES ................................................................. 133

iv

INDICE DE ECUACIONES

Teoria de conjuntos difusos [1] ......................................................................... 26

Conjunto difuso continuo [2].............................................................................. 26

Conjunto difuso discreto [3]............................................................................... 26

Subconjunto universo [4]................................................................................... 26

Operaracion union de los conjuntos difusos [5] ................................................ 31

Operacin interseccin de los conjuntos difusos [6] ......................................... 31

Operacin complemento de los conjuntos difusos [7] ............. 31

Velocidad lineal [8] ............................................................................................ 61

Velocidad final [9] .............................................................................................. 62

Esfuerzo cortante promedio [10] ....................................................................... 65

Longitud de onda[11] ........................................................................................ 93

Voltaje de salida en el circuito integrado lm2907[12] ...................................... 103

Eleccin de la resistencia (1) en el circuito integrado lm2907[13] ................... 105

Voltaje de rizado en el circuito integrado lm2907[14] ...................................... 105

Seleccin del condensador (1) en el circuito integrado lm2907 [15] .... 105

Seleccin del condensador (2) en el circuito integrado lm2907 [16].. ..... 106

v

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Manejo de un puente gra .............................................................. 2

Figura 2: Configuracin peligrosa de un puente gra. ................................... 6

Figura 3: Configuracin segura de un puente gra. ....................................... 6

Figura 4: Ejemplo de temperatura, correspondiente a cualquier equipo de

medicin....................................................................................................... 27

Figura 5: Funcin de pertenencia triangular................................................. 28

Figura 6: Funcin de pertenencia tipo S. ..................................................... 29

Figura 7: Funcin de pertenencia Gaussiana. ............................................. 29

Figura 8: Funcin de pertenencia Trapezoidal. ............................................ 30

Figura 9: Estructura de un Controlador Difuso (FLC). .................................. 32

Figura 10: Sistema Embebido ...................................................................... 35

Figura 11: Caractersticas del DSC .............................................................. 37

Figura 12: Sensores retrorreflectivo Teora de funcionamiento ................... 38

Figura 13: Tipos de rotores .......................................................................... 39

Figura 14: Partes de un estator .................................................................... 40

Figura 15: Rotor de un motor AC ................................................................. 40

Figura 16: Configuracin de arranque motores trifsicos. a) Arranque tipo

tringulo b) Arranque tipo estrella ................................................................ 42

Figura 17: Control con estaciones de botones mltiples .............................. 47

Figura 18: Control de dos alambres ............................................................. 47

Figura 19: Control de tres alambres ............................................................. 48

vi

Figura 20: Diagrama de un inversor de voltaje (1ra variante) ...................... 49

Figura 21: Diagrama de inversor de voltaje (2da variante) .......................... 49

Figura 22: Metodologa Mecatrnica ............................................................ 50

Figura 23: Diagrama de bloques del Receiver Rx. ....................................... 54

Figura 24: Diagrama de bloques del Transmiter Tx. .................................... 54

Figura 25: Componentes de un perfil estructural ......................................... 57

Figura 26: Perfil WF ..................................................................................... 58

Figura 27: Perfil HEA, HEB, HEM ................................................................ 59

Figura 28: ngulos ubicados en los extremos de los perfiles ...................... 60

Figura 29: Diagrama de cuerpo libre, cuando tiene aceleracin .................. 63

Figura 30: Modelamiento de un Puente Gra .............................................. 66

Figura 31: Partes de un Puente Gra. ......................................................... 67

Figura 32: Configuracin Viga WF ............................................................... 68

Figura 33: Tipo de Viga WF ......................................................................... 69

Figura 34: Ensamblaje del ngulo con la viga principal ............................... 70

Figura 35: Ensamblaje completo del puente ................................................ 71

Figura 36: Ensamblaje de rueda con engrane ............................................. 71

Figura 37: Bastidor del puente gra ............................................................. 72

Figura 38: Ensamblaje del carro .................................................................. 73

Figura 39: Modelamiento mecnico del puente gra ................................... 73

Figura 40: Modelo de bloques del puente gra en Matlab ........................... 74

Figura 41: Simulacin del modelo mecnico del puente gra en Matlab ..... 75

vii

Figura 42: Propiedades de reflexin, ngulos de reflexin(r) y de incidencia(i)

son iguales ................................................................................................... 76

Figura 43: Superficies de reflexin ............................................................... 77

Figura 44: Sensores retrorreflectivos principio de funcionamiento ............... 78

Figura 45: Modelo matemtico del puente gra ........................................... 80

Figura 46: Modelo conceptual difuso ........................................................... 82

Figura 47: Modelo de lgica difusa .............................................................. 82

Figura 48: Representacin de variables salida/entrada ............................... 83

Figura 49: Clusterizacin de la variable posicin ......................................... 84

Figura 50: Clusterizacin de la variable velocidad ....................................... 84

Figura 51: Clusterizacin de la variable sentido ........................................... 85

Figura 52: Clusterizacin de la respuesta difusa ......................................... 85

Figura 53: Definicin de las variables en Fuzzy Logic Toolbox ................. 87

Figura 54: Clusterizacin de la variable en Fuzzy Logic Controler Toolbox

..................................................................................................................... 88

Figura 55: Ventana Rule Editor Fuzzy Logic Controler Toolbox ................ 89

Figura 56: Ventana Rule Viewer Fuzzy Logic Controler Toolbox .............. 90

Figura 57: Sistema de lazo cerrado. ............................................................ 91

Figura 58: Espectro Electromagntico ......................................................... 93

Figura 59: Elementos que intervienen en Stateflow chart.......................... 98

Figura 60: Diagrama general de estados ..................................................... 99

Figura 61: Subsistema Encendido. .......................................................... 100

Figura 62: Subsistema Inicio ................................................................... 101

viii

Figura 63: Estado Lmites ID/NS ................................................................ 101

Figura 64: Estado Movimientos .................................................................. 102

Figura 65: Configuracin del circuito integrado LM2907 ............................ 103

Figura 66: Datos iniciales para el conversor F/V ........................................ 106

Figura 67: Diagrama de bloques del modelo completo en Simulink .......... 108

Figura 68: Subsistema Motor en Simulink ............................................... 109

Figura 69: Circuito equivalente de DC motor ............................................. 109

Figura 70: Subsistema Variador en Simulink ........................................... 110

Figura 71: Bloque Solver Configuration de Simulink ............................... 111

Figura 72: Subsistema Telemando en Simulink ...................................... 112

Figura 73: Subsistema Control en Simulink ............................................. 113

Figura 74: Bloque Fuzzy Logic Controller with Ruleviewer de Simulink .. 113

Figura 75: Bloque Stateflow Chart de Simulink ....................................... 114

Figura 76: Calibracin de sensores ........................................................... 116

Figura 77: Sensor en posicin A .............................................................. 117

Figura 78: Sensor en posicin B .............................................................. 117

Figura 79: Ubicacin del equipo de comunicacin por radio frecuencia .... 118

Figura 80: Mdulo universal de conversin configurado ............................ 119

Figura 81: Placa principal (control hibrido) ................................................. 120

Figura 82: Tablero de control ..................................................................... 121

Figura 83: Botonera radio control ............................................................... 122

Figura 84: Tablero de control ..................................................................... 124

ix

Figura 85: Botonera del mdulo telemando Tx ........................................ 125

Figura 86: Soporte de botonera ................................................................. 126

Figura 87: Botonera en operacin normal .................................................. 128

Figura 88: Pulsador Stop de la botonera ................................................... 128

Figura 89: Soporte para botonera .............................................................. 129

Figura 90: Versiones compatibles de SimMechanics. ............................. 137

Figura 91: Versiones del Software para descargar .................................... 138

Figura 92: Comando para enlazar SolidWorks con Matlab ........................ 139

Figura 93: Generacin de archivos .XML ................................................... 139

Figura 94: Archivos .XML ........................................................................... 140

Figura 95: Modelo generado en simulink simplificado ............................... 140

Figura 96: Simulacin del modelo en Matlab-SimMechanics. .................... 141

Figura 97: Diagrama de bloques para la conversin. ................................. 144

Figura 98: Bloques de configuracin. Embedded target for microchip Dspic.

................................................................................................................... 146

Figura 99: Libreras Embedded target for microchip Dspic ...................... 146

Figura 100: Bloque Output Compare de Simulink ................................... 147

x

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Riesgos laborales asociados al puente gra .................................... 3

Tabla 2: Niveles de riesgo e impacto laborales .............................................. 4

Tabla 3: Rangos en los niveles de riesgo e impacto laboral .......................... 4

Tabla 4: Factores ambientales ....................................................................... 5

Tabla 5: Comparacin de los equipos de radiofrecuencia ............................. 9

Tabla 6: Eleccin del equipo para el acondicionamiento de la seal ........... 10

Tabla 7: Eleccin del equipo para el control ................................................ 11

Tabla 8: Eleccin del equipo para la etapa de potencia ............................... 12

Tabla 9: Eleccin de los sensores ............................................................... 13

Tabla 10: Elementos electrnicos ................................................................ 15

Tabla 11: Material mecnico ........................................................................ 16

Tabla 12: Desarrollo de software ................................................................. 16

Tabla 13: Total del desarrollo econmico .................................................... 17

Tabla 14: Estndar de proteccin IP ............................................................ 20

Tabla 15: Estndar de proteccin NEMA ..................................................... 22

Tabla 16: Tipo de sello a un motor trifsico o monofsico ........................... 43

Tabla 17: Niveles de voltaje ......................................................................... 44

Tabla 18: Caractersticas estructurales del perfil WF ................................... 58

Tabla 19: Caractersticas estructurales del perfil HEA, HEB, HEM .............. 59

Tabla 20: Propiedades mecnicas de elementos roscados de clase mtrica

..................................................................................................................... 60

xi

Tabla 21: Datos de tiempo en el recorrido del puente gra en una distancia

de 5 metros .................................................................................................. 62

Tabla 22: Dimensiones de componentes del puente gra ........................... 68

Tabla 23: Caractersticas de los motores trifsicos ...................................... 79

Tabla 24: Caractersticas del motor trifsico ubicado en el carro ................. 79

Tabla 25: Caractersticas del motor que iza la carga ................................... 80

Tabla 26: Reglas que conformarn la base de conocimiento difuso ............ 86

Tabla 27: Frecuencias de Transicin ........................................................... 94

Tabla 28: Configuracin salida del mdulo universal de conversin .......... 118

Tabla 29: Configuracin entrada del mdulo universal de conversin ....... 119

Tabla 30: Nmero de voltios por incremento digital en el mov. Izquierda /

Derecha ..................................................................................................... 142

Tabla 31: Nmero de voltios por incremento digital en el mov. Norte / Sur 143

xii

INDICE DE ANEXOS

ANEXO 1: INTEGRACIN DE LOS COMPONENTES MECNICO Y

ELCTRICO EN MATLAB (SIMULINK)....137

ANEXO 2: DIGITALIZACIN DE LA SEAL...142

ANEXO 3: PROGRAMA DESARROLLADO EN MATLAB (SIMULINK).145

ANEXO 4: ESQUEMA DE FUENTES148

ANEXO 5: ESQUEMA DE TAPA TABLERO DE CONTROL.149

ANEXO 6: CONEXIN DE CONECTORES TABLERO DE CONTROL..150

ANEXO 7: CONEXIN DEL RELE TABLERO DE CONTROL DIFUSO.151

ANEXO 8: ESQUEMA DE CONTROL...152

ANEXO 9: ESQUEMA DE FUERZA .....153

ANEXO 10: ESQUEMA DE PLACA PRINCIPAL.154

ANEXO 11: DIAGRAMA DE LAZO (P&ID SENSORES)....155

ANEXO 12: ESQUEMA RELES DE CONTROL 1...156

ANEXO 13: ESQUEMA RELES DE CONTROL 2...157

ANEXO 14: ESQUEMA RELES DE CONTROL 3......158

ANEXO 15: SENSOR EDS-C.159

ANEXO 16: MODULO DE CONVERSIN RED LION.......160

ANEXO 17: VARIADO DE FRECUENCIA ALTIVAR - ATV312.. .161

ANEXO 18: DSPIC33FJ128GP708-PT CON SU MCU..162

xiii

RESUMEN

El presente proyecto de tesis presenta un sistema de frenado en base de un

control hibrido, constituido por un control basado en lgica difusa; al que se

aade un control apoyado en la mquina de estados finitos. Ambos tipos de

control guardan una estricta asociacin, ya que comparten dos parmetros

de control, como son, la posicin y la velocidad en el puente gra.

Un avance fundamental del presente estudio, se ha dado al modelar y

simular, en un entorno netamente virtual, al no poder disponer del puente

gra, dado su constante uso, operacin y la ubicacin geogrfica del taller

de mantenimiento. El desarrollo virtual ha comenzado con un nico modelo

mecnico generado en SolidWorks, el cual se ha transformado en un

modelo matemtico al llevarlo al entorno de Matlab, en donde se ha

conseguido poder simular el entorno completo que encierra al puente gra,

al permitir incluir en el modelamiento matemtico, variadores, sensores,

motores y el telemando. Adems, se ha usado el control hibrido

conjuntamente en la simulacin, logrando corregir todos los errores y

omisiones de la misma, y as evitar prdidas de tiempo y dinero en prcticas

de prueba y error ejecutadas en el mismo puente gra que afectaran el

normal funcionamiento del mismo.

Otro aspecto importante es la programacin e implementacin del control

hibrido, el cual fue tomado directamente de la simulacin y embebido en un

Microcontrolador Dspic por medio de herramientas o libreras de Matlab

evitando as prdidas de tiempo al tener que crear adicionalmente algoritmos

y cdigos en otros programas.

Cave destaca que durante el desarrollo del presente proyecto de tesis, se ha

cumplido con los parmetros de seguridad y de calidad IP y Nema, que

garantizan a los operarios del equipo su integridad fsica.

xiv

ABSTRACT

The crane bridges are very used for almost activities that require to lift or to

move any types of loads without any risk to both operators and for the

environment surrounding the crane bridge.

There is a big risk to move a load from one point to another, one of these has

to see with the collapse of heavy objects, which can be the machine

elements or the supporting structure, also they can cause strokes, it can be

product of moving objects, such as again loads that are transported or

machine accessories, inhalation of high toxic level, among others.

However, all the last risks have mentioned they will affect further to the

operators, while the first may be suffered by all action staff of Crane Bridge.

The Crane Bridge of Repsol-YPF company is located in block 16, the same

as that found in mechanic workshop, it presents a continuous damage by

maintenance personnel daily handling in their daily work, also it is work risk

for moving speed of the crane bridge, the command is not ergonomic

because of its size which leads to occupational hazards such as

musculoskeletal affectations, struck by moving objects they can be their own

loads, machine parts or accessories, etc., another recurring problem in the

Crane Bridge is the loss of communication between the station and the

Crane Bridge, for that reason it is spent many man hours on repairs or

remedial work, these hours could be used in daily scheduled maintenance.

In regard to speed control of Crane Bridge it will be realized by a hybrid

control combining fuzzy logic control for physical variables, ie. For the

position and to control all eventualities have been thought to implement a

control that consist by a machine of finite state, of course do not disengage

from the first part of the hybrid control

1 INTRODUCCIN

1

El taller de la empresa Repsol-YPF fue creada como una necesidad para dar

mantenimiento a la planta topic de generacin elctrica a base de crudo, la

cual se encarga de generar y suministrar energa elctrica para la extraccin,

transporte y tratamiento de crudos pesados. La energa elctrica se la

obtiene al transformar la de energa de combustin del crudo pesado, como

combustible principal en un motor de combustin interna, a energa elctrica

producida por medio de un generador elctrico acoplado al motor.

La planta topic de generacin a crudo, cuenta con 7 motores marca Wrtsil

de procedencia finlandesa, que incluye equipos auxiliares y elementos de

proteccin y control, todos los cuales requieren ser desmontados para su

mantenimiento, que debe cumplir estrictos estndares de seguridad. Para tal

efecto, el taller de mantenimiento de la empresa Repsol-YPF, cuenta con un

puente gra que puede izar hasta 2 toneladas a una altura de 3 metros, con

3 metros de luz, y una carrera longitudinal de 15 metros. Con todo, el puente

gra del taller mecnico, presenta varios problemas que se pueden englobar

en dos reas principales, daos continuos en el control del puente gra y

riesgos de trabajo que pueden afectar a todo el personal del taller de

mantenimiento.

Los daos continuos, se producen debido al tipo de mando y control que

posee el puente gra, el cual consta de una caja botonera de grandes

dimensiones y elevado peso, que se une al sistema de control, ubicado por

encima del carro transversal del mismo, por medio de un cable elctrico de

16 hilos calibre 14, que permite manejar 110 V a 2 A. El cable cae a plomada

desde el sistema de control y el operario debe estar, forzosamente, por

debajo y en las inmediaciones del carro transversal. El peso de la botonera

sumado al propio peso del cable y los tirones que se producen por la

manipulacin del operario, causan que los hilos del cable se rompan en la

salida del sistema de control y en otros puntos indeterminados. Lo cual lleva

a impedir el control total o parcial del puente gra. Otro problema se

presenta al final de las carreras longitudinal y transversal del puente gra.

Dada la velocidad que imprimen los motores, los choques entre el puente y

2

los topes de fin de carrera son frecuentes, provocando un latigazo en el

cable de control de la botone y un peligroso cabeceo del carro transversal.

Por el nivel de ruido al interior del taller, que bordea los 80 dB, el operario en

varias oportunidades no frena con la debida antelacin al aproximarse a los

fines de carrera y muchas veces, ni siquiera se percata de que el puente

est inmvil y sigue presionando el botn de avance, lo que ocasiona

patinaje en las ruedas de los carros y el consiguiente desgaste en el patn de

las vigas primarias y principal, que sirven de pistas a las ruedas.

En lo tocante a los riesgos de trabajo, el principal y anteriormente sealado,

es la proximidad del operario a la carga transportada, y la necesidad de

posicionarse en los alrededores inmediatamente por debajo del carro

transversal, como se muestra en la figura 1, lo que induce a potenciales

golpes y cadas. Adems, la proximidad restringe al operario en su campo de

visin, lo que comporta golpear la carga del tecle, con las personas y objetos

que se encuentran al interior del taller. Por otro lado, los problemas que se

suscitan en el cable de control, indirectamente expone al personal de

mantenimiento a diversas condiciones inseguras de trabajo, como son, la

gran altura a la que se encuentra el equipo, y las altas temperaturas debidas

a la concentracin de calor en la cubierta, las cuales oscilan entre los 36 a

45 C, las cuales merman su desempeo ptimo.

Figura 1: Manejo de un puente gra

Fuente: Repsol - YPF

3

Se percibe, entonces, que el mayor problema es la posicin, el tamao y el

peso de la botonera de control del puente gra, que conlleva riesgos de

trabajo por golpes y cadas, disminucin del campo de visin del operario, lo

que induce a golpear los carros del puente gra con los topes, e incremento

del dao del mismo cable por el uso. En la tabla 1, se detallan los riesgos

laborales asociados al manejo y control del puente gra

Tabla 1: Riesgos laborales asociados al puente gra

ORIGEN DIAGNSTICO CONTROL DEL

DIAGNSTICO

Durante el accionamiento

- Golpes contra obstculos durante el guiado de la carga.

- Cadas y tropiezos debido a velocidad excesiva en el desplazamiento de la carga.

- Afectaciones msculo esqueltica debidas a la dificultad de operacin por el tamao y peso de la botonera.

- Lesiones a terceros por error en la identificacin correcta de mandos en la botonera.

- Riesgo de golpes con la carga por cabeceos originados al chocar Contra los topes.

- Modificar el tamao y posicin del cable de control, con la intensin de que el operador se site sobre la va de seguridad existente.

- Reemplazar el control existente por uno ms pequeo y liviano con telemando, correctamente identificados los controles con sus movimientos.

- Implementacin de un sistema de control de avance, que impida los golpes de los carros con los topes fijos en la estructura del puente gra.

- Implementar algn tipo de arns que ayude al operario a soportar el peso del control de manera ergonmica.

Durante el mantenimiento

- Posibilidad de cadas del personal de mantenimiento desde el nivel superior del carro transversal, durante los trabajos de reparacin del puente, debido a la rotura del cable elctrico.

- Modificar posicin y la forma de salida del cable de control.

- Reemplazar el control existente por uno que no requiera del uso del cable.

4

Por lo expuesto en la tabla 1, es necesario el modificar la manera actual de

operacin del puente gra, buscando una solucin apropiada que permita la

facilidad de operacin, libertad de movimiento, campo visual amplio y que

minimice las operaciones de mantenimiento preventivo y elimine las de

mantenimiento correctivo.

Cabe resaltar, que la propia empresa REPSOL-YPF, ha valorado la

seguridad del operario del puente gra en el rea de los talleres mecnicos,

valindose del instrumento ADR (Anlisis De Riesgos) el cual analiza y

pondera los riesgos que existen en cada orden de trabajo (OT), tal como se

muestra en la tabla 2.

Tabla 2: Niveles de riesgo e impacto laborales Fuente: Repsol - YPF

La valoracin se obtiene de la tabla 3, en donde constan los rangos en los

cuales se encuentran las variables de consecuencia y probabilidad, a saber

de 1 a 4, siendo para el valor de 1 baja incidencia, y para el valor de 4 muy

alta incidencia; como se muestra en las tabla 3.

Tabla 3: Rangos en los niveles de riesgo e impacto laboral

Fuente: Repsol - YPF

5

Del anlisis anterior, la propia empresa ve la necesidad de modificar el modo

de operacin del puente gra al interior del taller de mantenimiento, puesto

que se encuentra en un nivel de operacin No Tolerable. La justificacin de

la empresa para el continuo uso del puente gra, se basa en la adicin de un

auxiliar junto al operario, que asiste con ayuda visual y gua por medio de

seas no convencionales, dado el alto nivel de ruido al interior del taller. Si

bien sta solucin logra disminuir los riesgos de trabajo y daos a la carga

en sus alrededores, no logra disminuir las incidencias en el mantenimiento

correctivo y dispone de una persona extra que bien puede ser utilizada en

otras reas del mismo taller de mantenimiento mecnico.

Puesto que el horario de trabajo es muy exigente en el rea de talleres de la

empresa REPSOL-YPF, tenindose que cumplir 12 horas diarias durante 7

das a la semana, en turnos de 14 das, y que, adems, los factores

ambientales son extremos segn se puede observar en la tabla 4; la solucin

propuesta por la empresa, no es la ms conveniente, debido al posible

agotamiento en el operador y en el auxiliar del puente gra que trae como

consecuencia los problemas antes citados.

Tabla 4: Factores ambientales

Mnimo Normal Mximo

Temperatura 22 28 C 30 37 C 40 46 C

Humedad 75 % 78 % 80 87 %

Ruido 70 dB 80 dB 120 dB

El presente trabajo, busca dar solucin completa a todos los problemas

detectados, sin buscar soluciones parche, que lo nico que hacen es

disminuir algunas incidencias, pero aumentar otros potenciales peligros de

riesgos de trabajo. La idea principal, cae en la condicin de redisear el

sistema de control, de tal manera que, el mismo operario, sea capaz de

controlar todos los mandos del puente gra, sin depender de ayudas

6

externas, adems de que pueda movilizarse por la va de seguridad,

atendiendo a todos los posibles obstculos que se interpongan con el libre

transporte de la carga.

Toda vez que se ha propuesto a los directivos de la empresa REPSOL-YPF,

la sustitucin del control cableado por otro tele-mandado; cuyas ventajas se

pueden observar en las figuras 2 y 3, las cuales muestran el modo inseguro

de operar el puente gra, con un mando conectado con cable, y por otro

lado, la manera correcta de hacerlo con ayuda del telemando; la decisin de

aprobar y apoyar econmica y logsticamente se ha dado, por considerarse

una solucin innovadora de alcance completo y ventajoso, puesto que, se

puede escalar e implementar a otras tareas, mquinas y operaciones que

tengan similares caractersticas de trabajo No Tolerable.

Figura 2: Configuracin peligrosa de un puente gra.

Figura 3: Configuracin segura de un puente gra.

7

Por todo lo anteriormente expuesto, es necesario dar respuesta a la

siguiente pregunta: Es posible disminuir los ndices de valoracin de riesgo

laboral actual mediante control inalmbrico?

Objetivo General:

El objetivo general del presente proyecto de tesis es el siguiente:

- Disear e implementar un sistema de control difuso y comunicacin

inalmbrica entre la botonera y el puente gra, en el taller de

mantenimiento mecnico de la empresa Repsol en el bloque 16.

Objetivos Especficos:

Los objetivos especficos que se buscan alcanzar con este proyecto son:

- Analizar y definir los requerimientos del sistema a ser controlados

mediante la lgica difusa.

- Disear con lgica difusa el control de los movimientos transversal y

longitudinal del puente gra.

- Disear e implementar el esquema de operacin, las reglas de

control y el acondicionamiento de seal que se enviar al control

difuso.

- Implementar un sistema de telemando entre la botonera y el puente

gra.

La finalidad de este proyecto de tesis, es desarrollar una solucin prctica en

la cual se reduzca los riesgos laborales al manejar el puente gra en el taller

de mantenimiento mecnico de la empresa Repsol, por medio del control de

variables fsicas tales como posicin, desplazamiento y eventualidades

propias del sistema, para lo cual se utilizar un control hibrido entre lgica

difusa y la mquina de estados finitos, que permita los siguientes alcances:

- Se investigar cuales parmetros son susceptibles de controlar por

medio de la lgica difusa, para que cumplan los requisitos de las

8

normativas NEMA, IP y A Prueba de Explosivos, que se detallan en

el Anexo 15, Anexo 16, Anexo 17, Anexo 18.

- Se establecer los rangos de velocidad en lgica difusa (Rpida,

Media, Parada), en funcin de la posicin (Cerca, Centro, Lejos) del

carro, tanto para el trayecto longitudinal como transversal, referida a

una posicin dispuesta.

- Se investigar las eventualidades que intervienen en el sistema del

puente gra, para determinar el esquema y las reglas de operacin a

ser programadas por medio de una Mquina de Estados Finitos.

- Se modelar el puente gra en un software de diseo 3D, con la

intencin de simular su control en un entorno matemtico, que

permitir observar el funcionamiento y realizar las modificaciones

necesarias.

- Se implementar el programa del control hbrido en un Dspic y el

sistema de control inalmbrico, que proporcionar algunas

eventualidades para el control con lgica difusa del puente gra.

En la tabla 7, tabla 8, tabla 9, tabla 10, y la tabla 11, se muestra los datos de

factibilidad tcnica del presente proyecto de tesis. En las mismas, se realiza

una comparacin de las ventajas y desventajas de diferentes opciones de

instrumentos que pueden cumplir las tres normativas: IP, NEMA, y Aprueba

de Explosivos, para cada una de las etapas mostradas en la figura 23.

9

Tabla 5: Comparacin de los equipos de radiofrecuencia

Comunicacin

Dispositivo Caractersticas Ventajas Desventajas Eleccin

Telemando

S AGA1-L10

Rango de frecuencia

(310/331)MHz y (425/446)MHz

Distancia de alcance sobre los

100 metros

Temperatura tolerable (-35/70)C

Cumple con la norma IP65

Tx: Modulacin FM

Alimentacin pilas AA

Madias (LxBxH)

(163x93x45)mm

Peso 275g con pilas

Rx: Alimentacin (12/24)dc

(24/48/110/230/400)ac a 50/60

Hz

Rels 10A/250Vac; 15A/12Vdc

Medidas (LxBxH)

(161x74x52)mm

Peso 1.4kg sin cable

Peso ligero

Dimensiones

compactas

Equipo no es

aprueba de

explosivos

No posee

indicadores

visuales

Telemando

XD Series

Equipo aprueba de explosiones

Rango de frecuencia

(433/434)MHz y (869)MHz

Temperatura tolerable

(-30/100)C

Cumple con la norma IP65

Tx: Funcin dead man

Indicadores visuales

Alimentacin batera recargable

Lion

Madias (LxBxH)

(232x82x64)mm

Peso 400g con pilas

Rx:

Alimentacin (12/24)dc

(24/48/115/230)ac a 50/60 Hz

Rels 8A/250Vac; 8A/12Vdc

Medidas (LxBxH)

(280x370x180)mm

Peso 20kg sin cable

Equipo aprueba de

explosivos

Posee indicadores

visuales

Posee funcin dead

man

Posee ms canales de

radiofrecuencia

Posee rels extras de

seguridad

Peso considerable

Ms grande en

sus dimensiones

x

10

Se utilizar el Telemando XD Series porque es un equipo aprueba de

explosivos.

Tabla 6: Eleccin del equipo para el acondicionamiento de la seal

Acondicionamiento de la seal


IAMA de red

lion control

Alimentacin (11 a 36)Vdc o 24Vac

50/60Hz

Ajustable con DIP Switch

Seales mximas en Input (110mA)

(1-100)Vdc

Proteccin con diodos supresores

Resolucin 0.006% full scale input,

output

Temperatura de operacin (-20/65)C

Humedad Max 80%

Mejor resolucin

(dependiendo de Hz

en la entrada)

Un solo voltaje de

polarizacin

Se necesita una

salida PWM del pic,

utilizando solo una

salida

x

DAC 080x

National

semiconductor

Rango de temperatura (-65 hasta

150)C

Alimentacin (+-18 hasta 36)Vdc

Max corriente input 5mA

Resolucin 8 bit

Pobre

resolucin

solo 8 bit

Se necesita

polarizarse

con voltaje

negativo

Se necesitan 8

pines del pic

LM2907

National

semiconductor

Convertidor de frecuencia a voltaje

Alimentacin 28Vdc

Corriente Max 25mA

Temperatura de operacin (-65 hasta

150)C

Mejor resolucin

(dependiendo de Hz

en la entrada)

Un solo voltaje de

polarizacinSe

necesita una salida

PWM del pic,

x

La etapa de acondicionamiento de las diferentes seales que se manejan en

el proyecto se realizara con el circuito integrado LM331 de National

Semiconductor, y con el dispositivo IAMA de Red Lion por tener una

resolucin muy buena la cual depende de la frecuencia de entrada.

11

Tabla 7: Eleccin del equipo para el control

Control


DSP56855

freescale

Alimentacin Max de 3.3Vdc

Corriente Max 120mA

Temperatura soportada

(-65 hasta 150)C

Rango de frecuencia hasta 120MHz

Numero Max de puertos 100

Tipo de comunicacin: 2 interfaces

de comunicacin serial

No resiste

mucha

temperatura

Difcil

accesibilidad

Software de

programacin

muy complicado

Muy costoso

dsPICFJ128

GP710 de

microchip

Alimentacin Max 3.3Vdc

Corriente Max 4mA

Temperatura soportada (-65 hasta

150)C

Rango de frecuencia (12 hasta

80)MHz

Numero Max de puertos

Numero mx. de I/O (85)

Comunicacin ente dispositivos

protocolo SPI/I^2/UART/

10 o 12Bit ADC 32 input

Se puede manejar

pines que acten

independientemente al

mismo tiempo

Polarizacin con

menos voltaje

Menor tamao

Resistencia a mayor

temperatura

x

En cuanto a la etapa de control se utilizara un dsPICFJ128GP710 de

Microchip por tener mayor capacidad de almacenamiento y poder manejar

salidas independientemente.

12

Tabla 8: Eleccin del equipo para la etapa de potencia

Potencia


Altivar 312

Schnider

Electric

Cumple con las normas

IP00,IP64, NEMA1EB, IP54

Entradas digitales programables

8

Entradas anlogas 2

programables

Comunicacin modbus,

deviaceNet, LonWorks, Interbus,

Profibus

Dimensiones (395x90x250)

Mucho ms pequeo


Fcil de programar

Mayor nmero de

entradas digitales

Entradas de pulsos

Entradas anlogas

programables

Cumple con ms

estndares de seguridad

industrial

X

Variadores

BPX,

electronical

control for

industry

Cumple normas estndares

IP20/IP00

Entras anlogas 1

Entradas digitales 4, 2

configurables

Comunicacin modbus,

deviaceNet, Ethernet TCP/IP,

Fipio, Profibus DP

Dimensiones (400x670x300)


Difcil de

programar

Pocas entradas

digitales

Gran tamao

Para los motores o la etapa de potencia se utilizar los variadores Altivar 312

de Schnider Electric porque posee un lenguaje sencillo y fcil de utilizar.

13

Tabla 9: Eleccin de los sensores

Sensores


Sensor LT3

de Banner

Alimentacin (12 a 24)Vdc

Distancia de deteccin (0.5 a 50)

metros con la ayuda de un blanco

Salida analgica de (0-10)Vdc y (4-

20)mA

Cumple con normas de seguridad

industrial IP67 y NEMA 6

Respuesta de medicin 50 ms

Temperatura de trabajo (0 a 50)C

Humedad mxima 90%

Dimensiones (103x87x36)mm

Ms pequeo

Cumple con ms

normas de

seguridad industrial

El alcance

disminuir a

medida que el

sensor se caliente.

Se programa en la

pantalla del

display en el

sensor

EDS-C de

Dimetrix

Rango de medida (0.005 hasta 30)

metros

Precisin de 3mm

Temperatura de funcionamiento (-10

hasta 50)C

Humedad mxima 90%

Proteccin industrial IP 65 y caja de

metal

Alimentacin 24Vdc

Salida anloga (4/20)mA


Software de entrenamiento

Dimensiones (106x62x45)mm

Peso 280g

Mayor resolucin

Solo tiene salida

anloga

Rango programable

No tiene zona

muerta de medida

Ms preciso

X

Los sensores que mejor se adaptan a las necesidades el proyecto son EDS-

C de Dimetrix los cuales tienen un alcance y resolucin muy altos.

14

Para la viabilidad econmica se tom en cuenta que los tableros de control y

soportes para sensores, se realizarn con materiales existentes en la

empresa, en el rea de mantenimiento mecnico, la parte electrnica de

control y de comunicacin por radio frecuencia se importarn, ya que en

Ecuador no se dispone de este equipo con la robustez necesaria. En cuanto

al software para la simulacin y programacin del Dspic se utilizar las

computadoras con licencias adquiridas por la universidad y la programacin

de los variadores se utilizar el programa recomendado por el fabricante, el

mismo que es de uso libre.

En todas las tablas la moneda a utilizar son dlares americanos

- Diseo elctrico

Los diagramas electrnicos del circuito principal de control difuso se los

muestra en el Anexo 10, los diagramas electrnicos de los circuitos de rels

de control se los detalla en el Anexo 12, Anexo 13, Anexo 14.

Los diagramas el tablero de control se los define en el Anexo 4, Anexo 5,

Anexo 6, Anexo 7, Anexo8, Anexo 9.

El diagrama de lazo de los sensores retrorreflectivos se muestra en el Anexo

11.

15

Tabla 10: Elementos electrnicos

Descripcin Cant. (USD) V. Unitario

(USD) V. Total (USD)

Sensor Retrorreflectivo EDS-C 4 957,65 3830,60

Cable N: 500205 / EDSC DIMETRIX 4 48,15 192,60

Variador frecuencia motores trifsicos ALTIVAR-312 SCHNIDER ELECTRIC

2 139,64 139,64

Variador frecuencia motores trifsicos ALTIVAR-314 SCHNIDER ELECTRIC

1 517 1034

Telemando XD SERIES transmisor 1 2871,58 2871,58

Telemando XD SERIES receptor 1 3561,90 3561,90

Kit 48 black labels, Jay Electronic 1 49,33 49,33

Power Sopply, Siemens, modelo 6EP1 1 88,07 88,07

Microcontrolador DspicPICFJ128GP710 de Microchip

24,50 24,50

Universal signal conditioning modle IAMA de red Lion

4 286,5 1146

LM2907 National semiconductor 2 3,80 7,6

Resistencia 20 0.20 4

Capacitores 10 0.40 4

Luces tipo licuadora 1 15 15

Pulsadores 2 0.45 0,9

Borneras (2) 10 0.56 5,6

Borneras (3) 5 0.70 3,5

Regulador de voltaje (7805) 2 2,10 4,2

Regulador de voltaje (1117T) 2 2.10 4,2

Reles 18 1,20 21,6

Leds 3 0.45 1,35

Espadines hembra (2) 4 1.05 4,2

Elaboracin de tarjeta 1 40,55 40.55

TOTAL (USD)

13014,37

16

- Diseo mecnico

Tabla 11: Material mecnico

Descripcin Cant. (USD)

V. Unitario (USD)

V. Total (USD)

Mano de obra de (departamento mecnico,

soldadura e instrumentacin)

3 150 450

Otros elementos 1 300 300

TOTAL (USD) 750

- Desarrollo de software

Tabla 12: Desarrollo de software

Descripcin Cant. (USD)

V. Unitario (USD)

V. Total (USD)

Salid Works 1 0 0

Licencias para programacin de Dspic en Matlab 3 66,66 199,98

TOTAL (USD) 199,98

El valor 0 USD tanto unitario como total de la licencia en SolidWorks, se

debe a que se utiliza las computadoras de la universidad, es decir la

universidad adquiri todas las licencias para el uso del software.

17

Tabla 13: Total del desarrollo econmico

Descripcin V. Total (USD)

Desarrollo electrnico 13014,37

Desarrollo mecnico 750

Desarrollo de software 199,98

TOTAL (USD) 13964,35

2 MARCO DE REFERENCIA

19

En el siguiente captulo se describir la sustentacin cientfica con la cual se

implement el proyecto de tesis descrito a lo largo de este documento.

Por la ubicacin de la empresa en un ambiente agresivo, se encuentra

factores ambientales tales como la humedad, temperatura y ruido como se

muestra en la tabla 3. Todos los equipos y elementos a utilizarse debern

resistir los parmetros mximos que aqu se exponen. Y debern cumplir

ciertos parmetros de seguridad normados por los Estndares de proteccin

"IP" y "NEMA"

2.1 Estandarizacin de proteccin IP y NEMA

Los equipos diseados para trabajo en ambientes hostiles deben cumplir con

ciertos estndares que aseguren su robustez y permitan a la gente saber

hasta dnde pueden llegar en su utilizacin. Para saber si un equipo, tal

como una terminal porttil, un indicador de peso, un lector de cdigo de

barras o un monitor son los adecuados para una aplicacin que funcionar

bajo condiciones extremas, es necesario revisar sus especificaciones

mecnicas, donde generalmente encontraremos grados IP, NEMA o IEC. A

continuacin se explican brevemente los fundamentos de stos estndares

(Nema_IP TEC Electrnica, 2012).

2.1.1 IP (Ingress Protection):

(Nema_IP TEC Electrnica, 2012), presenta que el sistema de clasificacin

IP proporciona un medio de clasificar el grado de proteccin de slidos

(como polvo) y lquidos (como agua) que el equipo elctrico y gabinetes

deben reunir. El sistema es reconocido en la mayora de los pases y est

incluido en varios estndares, incluyendo el IEC 60529.

Los nmeros IP son frecuentemente indicados en gabinetes, conectores, etc.

El tercer dgito, referente a la proteccin contra impactos mecnicos es

generalmente omitido. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

20

As, por ejemplo, una terminal con IP-64 est totalmente protegida contra la

entrada de polvo y contra rocos directos de agua de todas las direcciones.

Como se muestra en la tabla 14.

Tabla 14: Estndar de proteccin IP Primer Nmero

Proteccin contra slidos

Segundo Nmero Proteccin contra

lquidos

Tercer Nmero Proteccin contra

impactos mecnicos

0 Sin proteccin

0 Sin proteccin 0 Sin proteccin

1

Proteccin contra objetos slidos de ms de 50mm

1

Protegido contra gotas de agua que caigan verticalmente

1

Proteccin contra impactos de 0,225 joule

2


2

Protegido contra rocos directos a hasta 15vertical

2

Proteccin contra impactos de 0,375 joule

3 Proteccin contra objetos slidos de ms de 2.5mm

3 Protegido contra rocos directos a hasta 60vertical

3 Proteccin contra impactos de 0,5 joule

4


4

Protegido contra rocos directos de todas las direcciones entrada limitada permitida

4

Proteccin contra impactos de 2.0 joule

5

Proteccin contra polvo entrada limitada permitida 5

Protegido contra chorros de agua a baja presin de todas las direcciones entrada limitada permitida

5


6

Totalmente protegida contra polvo

6

Protegido contra fuertes chorros de agua a de todas las direcciones entrada limitada permitida

6


7

7 Protegido contra los efectos de la inmersin de 15cm - 1m

7

8

8 Protegido contra largos perodos de inmersin bajo presin

8

21

2.2 NEMA (National Electrical Manufacturers Association):

Este es un conjunto de estndares creado, como su nombre lo indica, por la

Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos (E.U.). Los estndares ms

comnmente encontrados en las especificaciones de los equipos son los

siguientes: (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

- NEMA 4:

Sellado contra el agua y polvo. Los gabinetes tipo 4 estn diseados

especialmente para su uso en interiores y exteriores, protegiendo el equipo

contra salpicaduras de agua, filtraciones de agua, agua que caiga sobre

ellos y condensacin externa severa. Son resistentes al granizo pero no a

prueba de granizo (hielo). Deben tener ejes para conductos y para conexin

sellada contra agua a la entrada de los conductos y medios de montaje

externos a la cavidad para el equipo. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

- NEMA 4X:

Sellado contra agua y resistente a la corrosin. Los gabinetes tipo 4X tienen

las mismas caractersticas que los tipo 4, adems de ser resistentes a la

corrosin. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

- NEMA 12:

Uso industrial. Un gabinete diseado para usarse en industrias en las que se

desea excluir materiales tales como polvo, pelusa, fibras y filtraciones de

aceite o lquido enfriador. El resto de los tipos de NEMA pueden

denominarse a grandes rasgos como se muestra en la tabla 15 a

continuacin. (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

22

Tabla 15: Estndar de proteccin NEMA

Fuente: (Nema_IP TEC Electrnica, 2012)

Tipo 1 Para propsitos generales

Tipo 2 A prueba de goteos

Tipo 3 Resistente al clima

Tipo 3R Sellado contra la lluvia.

Tipo 3S Sellado contra la lluvia, granizo y polvo

Tipo 5 Sellado contra polvo

Tipo 6 Sumergible

Tipo 6P Contra entrada de agua durante sumersiones prolongadas a una profundidad limitada

Tipo 7 (A,B,C o D)* Locales peligrosos, Clase I equipos cuyas interrupciones ocurren en el aire

Tipo 8 (A,B,C o D)* Locales peligrosos, Clase I - aparatos sumergidos en aceite

Tipo 9 (E,F o G)* Locales peligrosos, Clase II

Tipo 10 U.S. Bureau of Mines a prueba de explosiones (para minas de explosin con gas)

Tipo 11 Resistente al cido o a gases corrosivos sumergidos en aceite

Tipo 13 A prueba de polvo

2.3 Ergonoma

(Ergonoma, 2012), menciona que es el estudio del trabajo en relacin con el

entorno (el lugar de trabajo) y con quienes lo realizan (los trabajadores). Se

utiliza para determinar cmo disear o adaptar el lugar de trabajo al

trabajador a fin de evitar distintos problemas de salud y de aumentar la

eficiencia. En otras palabras, para hacer que el trabajo se adapte al

trabajador en lugar de obligar al trabajador a adaptarse a l. Un ejemplo

sencillo es alzar la altura de una mesa de trabajo para que el operario no

23

tenga que inclinarse. Para el presente proyecto de tesis se identifica los

siguientes riesgos ergonmicos:

Manejo de cargas - AFECTACIN MSCULO ESQUELTICA

2.3.1 Riesgos laborales:

Segn el estudio realizado por personal mdico de la empresa Repsol YPF

concluye que los riesgos laborales son aquellos que se producen por el

trabajo y se manifiesta a travs de accidentes y de enfermedades

profesionales, cuyos efectos pueden generar situaciones de invalidez

temporaria o permanente, y cuyas consecuencias pueden variar entre la

curacin, la huella de alguna secuela, e inclusive la posibilidad de que la

persona muera.

Es la probabilidad de que suceda un evento, impacto o consecuencia

adversos. Se entiende tambin como la medida de la posibilidad y magnitud

de los impactos adversos, siendo la consecuencia del peligro, y est en

relacin con la frecuencia con que se presente el evento. (Repsol YPF

2000)

Es una medida de potencial de prdida econmica o lesin en trminos de la

probabilidad de ocurrencia de un evento no deseado junto con la magnitud

de las consecuencias. (Repsol YPF 2000)

En el uso del puente gra se identifica los siguientes riesgos laborales:

- Cadas al mismo nivel TRAUMATISMO

- Cadas de objetos TRAUMATISMO

- Golpeado por objetos TRAUMATISMO

- Golpeado contra objetos o equipos. TRAUMATISMO

- Choque contra elementos mviles TRAUMATISMO

- Choque contra objetos o estructura fija TRAUMATISMO

- Proyeccin de partculas - AFECTACIN A LA VISTA

24

El puente gra de la empresa Repsol se ver mejorado al controlar la

velocidad en cuanto al desplazamiento horizontal y vertical de los 3 motores

trifsicos que lo comandan, este control de velocidad horizontal y vertical

disminuir los riesgos laborales a ndices tolerables o nulos de accidentes de

trabajo.

Al controlar y disminuir la velocidad del puente gra se quitara unos topes de

goma que se encuentran al final del trayecto lo que provocaba un choque

contra los topes, esto induca el desgaste de la viga por friccin de las llantas

del puente gra contra la viga, en cuanto al transporte de material o

elementos pesados en taller los operarios tendrn una mejor visin de su

entorno evitando golpes con diferentes tipos de obstculos, ya que el puente

gra contara con un sistema de telemando por ser ms seguro y cmodo

para el traslado del equipo.

2.4 LGICA DIFUSA

Segn el estudio de Passino M, y Rahmani B, 2008, concluyeron que lgica

difusa es una tcnica diseada para imitar el comportamiento humano (los

humanos razonan eficientemente con definiciones difusas o vagas). Esta

tcnica fue concebida para capturar informacin vaga e imprecisa. La lgica

difusa trata de crear aproximaciones matemticas para la resolucin de

ciertos tipos de problemas y producir resultados exactos a partir de datos

imprecisos, por lo cual es particularmente til en aplicaciones electrnicas.

Los controles difusos son tpicamente utilizados cuando el proceso a

controlar es muy complejo, no-lineal y su modelo matemtico no es fcil de

obtener. Por lo que se hace uso de la informacin (o experiencia) disponible

acerca de la planta a controlar, dicha experiencia se puede conjugar

mediante un conjunto de reglas de control, las cuales expresen la

informacin de forma resumida. (Rahmani et al. 2008)

Entre las ventajas de los controles difusos, radica en que son menos

sensibles a cambios de parmetros o perturbaciones, esto es, comparando

25

los controles convencionales con el control difuso se encuentra que es ms

robusto que el tradicional PID. (Rahmani et al. 2008)

Adems, tiene la ventaja de que sus parmetros pueden actualizarse de

manera sencilla si los puntos de operacin de la planta cambian. En muchos

casos, inclusive un operador no especializado en control puede generar la

base de reglas de control, esto se debe a que no es difcil de generar las

reglas de la base de conocimiento, ya que las reglas emplean variables

lingsticas en vez de variables numricas. (Rahmani et al. 2008)

Dada su exitosa facilidad, es posible encontrar el control difuso en

aplicaciones como control de sistemas (control de trfico areo y

automovilstico, lavadoras, compuerta de presas hidroelctricas, etc.),

prediccin y automatizacin, reconocimiento de patrones (seguimiento de

objetos con cmaras de video, reconocimiento de huellas digitales, etc.) y

sistemas de conocimiento (bases de datos, sistemas expertos). (Rahmani et

al. 2008)

2.4.1 Teora de conjuntos difusos

Gracias a las aportaciones cientficas de Alciatore G, 2008, la teora de

conjuntos clsica se puede ejemplificar con un elemento x, el cual

pertenezca o no a un conjunto A, con esta idea se entiende que se trata de

una teora de conjunto bivalentes. El grado de pertenencia a un conjunto

solo puede ser respectivamente 1 o 0. Consecuentemente, con la teora

de conjuntos clsica es muy difcil expresar la imprecisin de un concepto,

en otras palabras, con un conjunto clsico no se puede expresar de forma

computacional conceptos como pequeo, mediano y grande porque

estos conceptos se asocian a las cosas con ms grados de pertenencia que

0 o 1.

26

- Conjunto difuso

Un conjunto difuso se define matemticamente como:

= { , ( )| } Ecuacin [1]

Dnde: : [0,1] es la funcin de pertenencia, ( ) es el grado de pertenencia de la variable " " y U es el dominio de la aplicacin, llamado en trminos difusos el Universo en Discurso. Visto de otra forma, entre ms

cerca est A del valor 1, mayor ser la pertenencia del objeto x al

conjunto A. (Alciatore G, 2008)

Para el caso en el que U es continuo, un conjunto difuso A se puede

representar como: (Alciatore G, 2008)

= ( ) Ecuacin [2] Ahora, para el caso en que U es discreto, el conjunto difuso A se puede

representar como: (Alciatore G. 2008)

= ( ) Ecuacin [3] Algunos de los conceptos de los conjuntos difusos ms utilizados son los

siguientes

Soporte: El soporte de un conjunto difuso A, es el subconjunto de U para

cuyos componentes. (Alciatore G, 2008) ( ) > 0 Ecuacin [4] Punto de cruce: En particular el elemento x de U para el cual = 0.5 se le denomina punto de cruce. (Alciatore G, 2008)

Singletn: un conjunto difuso cuyo soporte consta de un solo elemento de

U y que adems = 1 se le llama Singletn. (Alciatore G, 2008)

27

- Funcin de Pertenencia:

(Passino M, 1998), concluy que un conjunto difuso puede representarse

tambin grficamente como una funcin, especialmente cuando el universo

en discurso U (o dominio) es continuo (no discreto). En la Figura 4, se

muestra el concepto de temperatura alta, en donde la abscisas (eje X) es el

universo en discurso U y la ordenada (eje Y) son los grados de pertenencia

en el intervalo.

Figura 4: Ejemplo de temperatura, correspondiente a cualquier equipo de medicin

- Tipos de funciones de pertenencia:

(Passino M, 1998), concluy que para cualquier funcin de pertenencia es

recomendado el uso de funciones simples, esto es, se busca simplificar los

clculos matemticos y no perder exactitud, ya que precisamente se est

definiendo un concepto difuso. Esto puede llevar a tomar decisiones como

las de concepto, contexto, y aplicacin a la cual se vaya aplicar la funcin de

pertenencia. A continuacin se muestran las funciones de pertenencia ms

comunes:

- Triangular:

(Rahmani B, 2008), concluy que la funcin triangular es adecuada para

modelar propiedades con un valor de inclusin distinto de 0 para un rango

de valores estrecho en torno a un punto m

28

Se ilustra en la Figura 5, definido por sus lmites inferior a y superior b, y

el valor modal m, tal que (a < m < b).

Figura 5: Funcin de pertenencia triangular

=0( ) ( ) ( , )( ) ( ) ( , )0

- Funcin tipo S:

(Rahmani B, 2008), en su estudio concluy que la funcin tipo S resulta

adecuada para modelar propiedades como grande, mucho, positivo, entre

otras. Se caracteriza por tener un valor de inclusin distinto de 0 para un

rango de valores por encima de cierto punto a, siendo 0 por debajo de a

y 1 para valores mayores de b. Su punto de cruce (valor 0.5)

es = ( + ) 2 ; y entre los puntos a y b es de tipo cuadrtico (suave).

29

Se puede definir como en la figura 6.

Figura 6: Funcin de pertenencia tipo S.

= 0

- Funcin Gaussiana:

(Rahmani B, 2008), concluy que la funcin Gaussiana tiene forma de

campana, y resulta adecuada para los conjuntos definidos en torno a un

valor m, como medio, normal, cero, puede definirse tambin utilizando

expresiones analticas exponenciales o cuadrticas, como la bien conocida

campana de Gauss. Como se ve en la figura 7.

Figura 7: Funcin de pertenencia Gaussiana. = ( )

30

- Funcin Trapezoidal:

(Vasantha W, 2003), en su estudio concluy que esta funcin se define por

cuatro puntos (a, b, c, d). Esta funcin es 0, para valores menores de a y

mayores que d, vale 1 entre [b, c], y toma valores en [0,1] entre [a, b], y

entre [c, d].

(Vasantha W, 2003), Se utiliza habitualmente en sistemas de lgica difusa

sencilla, pues permite definir un conjunto difuso con pocos datos, y calcular

su valor de pertenencia con pocos clculos, estos se emplea comnmente

en sistemas basados en microprocesadores, observamos la funcin

trapezoidal en la sig. Figura 8.

Figura 8: Funcin de pertenencia Trapezoidal.

=0

- Operaciones con conjuntos difusos:

En el estudio realizado por (Vasantha W, 2003), para los subconjuntos

difusos demostr que se les puede realizar operaciones entre ellos.

Al aplicar un operador sobre un solo conjunto difuso se obtiene otro conjunto

difuso; de la misma manera al combinar dos o ms subconjuntos mediante

alguna operacin, se obtendr otro conjunto. (Vasantha W, 2003)

31

Existen tres operaciones bsicas de conjuntos difusos:

- Unin: = { ( ), ( )} [5] - Interseccin: = { ( ), ( )} [6]

- Complemento:

= ( ) [7]

- Controlador Difuso:

En el estudio realizado por (Garcia L, 2009), concluye que los sistemas

expertos de control difuso basados en reglas, conocidos como controladores

difusos o FLC (Fuzzy Logic Controler), la cual es la aplicacin ms extendida

de la lgica difusa.

El controlador difuso de la Figura 9, est constituido por 4 principales

componentes, dicha estructura fue desarrollada por Lee, en 1990, estos son:

la base de conocimiento, sistemas de codificacin, sistemas de inferencia y

sistemas de decodificacin. (Garcia L, 2009)

32

Figura 9: Estructura de un Controlador Difuso (FLC).

- Sistema de Codificacin (Fuzzificacin):

(Garcia L, 2009), concluy que el bloque en que cada variable de entrada se

asigna un grado de pertenencia a cada uno de los conjuntos que se ha

considerado mediante las funciones caractersticas asociadas a estos

conjuntos difusos.

Las entradas a este bloque son valores concretos de variables de entrada y

las salidas son los grados de pertenencia a los conjuntos difusos

considerados. (Garcia L, 2009)

- Base de Reglas:

(Garcia L, 2009) demostr que la base de reglas contiene el conocimiento

asociado al dominio de la aplicacin y los objetivos del control. Dicha base

est formada por una base de datos y un conjunto de reglas difusas de

control.

La base de conocimientos debe cumplir con dos objetivos fundamentales: el

primero es proveer las definiciones necesarias para definir las reglas

lingsticas de control y la manipulacin de informacin difusa en un control

33

difuso, y la segunda almacena los objetivos y polticas de control (Garcia L,

2009).

- Dispositivo de Inferencia Difusa:

Bloque mediante el cual los mecanismos de inferencia relacionan los

conjuntos difusos de entrada y salida, las que representan reglas que

definen el sistema. (Garcia L, 2009)

Las entradas a este bloque son conjuntos difusos (grados de pertenencia) y

las salidas son tambin conjuntos difusos, asociados a la variable de salida.

(Garcia L, 2009)

- Sistema de Decodificacin (Defuzzificacin):

Bloque en el cual a partir del conjunto difuso obtenido en el mecanismo de

inferencia y mediante los mtodos matemticos de defuzzificacin, se

obtiene un valor concreto de la variable de salida, es decir el resultado.

(Garcia L, 2009)

2.5 SISTEMAS EMBEBIDOS

(Bishop R, H, 2008), en su estudio concluy que los sistemas embebidos

son sistemas de computacin diseados para realizar una; o algunas

funciones dedicadas en tiempo real. Los sistemas embebidos se utilizan

para usos muy generales a los que se suelen someter a las computadoras

personales. En un sistema embebido la mayora de los componentes se

encuentran incluidos en la placa base de la tarjeta de vdeo, audio, mdem,

etc; aunque muchas veces los dispositivos no lucen como computadoras,

por ejemplo relojes de taxi, registradores, controles de acceso entre otras

mltiples aplicaciones.

Por lo general los sistemas embebidos se pueden programar directamente

en el lenguaje ensamblador del Microcontrolador incorporado sobre el

mismo, o bien, utilizando algn compilador especfico; suelen utilizarse

34

lenguajes como C, C++, hasta en algunos casos BASIC, en el presente

proyecto de tesis se utilizar simulink para programar el microcontrolador.

(Bishop R, H, 2008)

Un sistema embebido es una plataforma de cmputo que forma parte de un

sistema de ingeniera ms amplio, como un horno microondas, un sistema

de gua de misiles, un automvil o una central nuclear. (Bishop R, H, 2008)

Hoy se emplean en equipos de redes como cortafuegos, routes, switches, en

la electrnica de consumo como reproductores MP3, telfonos mviles,

PDAs, cmaras digitales, cmaras de vdeo, videoconsolas, en

electrodomsticos cmo microondas, lavavajillas, entre otras. (Bishop R, H,

2008)

- Sistemas embebidos en microprocesadores:

Son diseados para reducir los costos del sistema ya que se incluye toda la

electrnica del CPU, memorias, puertos i/o, (in/out), dentro de un solo

circuito integrado. (Bishop R, H, 2008)

- Se reduce el tamao del sistema, y son utilizados en aplicaciones

especiales sacrificando la flexibilidad. (Bishop R, H, 2008)

- En algunos casos los Microcontroladores cuentan con varios

dispositivos, siendo el nico chip requerido en el sistema. (Bishop R,

H, 2008)

- Ejecutan software de propsito especfico. (Bishop R, H, 2008)

A continuacin el grfico 10 presenta la configuracin bsica de un sistema

embebido.

35

Figura 10: Sistema Embebido

2.6 PROCESADOR DIGITAL DE SEALES (DSP)

Segn (Bishop, Boltn, Angulo, 2009), concluyeron que el nombre de DSP

(Procesador Digital de Seales) es un circuito integrado que contiene un

procesador digital y un conjunto de recursos complementarios capaces de

manejar digitalmente las seales analgicas del mundo real, como los

sonidos y las imgenes.

Los DSP pueden asemejarse a los clsicos Microcontroladores, pero

incorporando arquitecturas y recursos especiales para poder controlar de

forma ptima los requerimientos especficos y los algoritmos manejados en

el procesamiento digital de seales analgicas. Se destacan las siguientes

prestaciones de los DSP. (Angulo, 2009)

Los Microcontroladores clsicos, denominados de forma resumida MCU, son

circuitos integrados que contienen un procesador digital completo junto a

diversos perifricos auxiliares que facilitan el desarrollo de las aplicaciones a

las que se dedican. Su parecido con los DSP es muy grande, pero las

36

diferencias que los distinguen hacen que sus campos de aplicacin sean

diferentes. (Angulo, 2009)

De forma resumida puede decirse que los DSP son Microcontroladores

dotados de los recursos fsicos y lgicos necesarios para poder soportar las

aplicaciones especficas del procesamiento digital de seales. Las

instrucciones aritmticas complejas de los MCU se ejecutan en varios ciclos,

mientras que las de los DSP slo precisan uno. (Angulo, 2009)

En los DSP siempre se dispone de conversores AD, (anlogo/digital),

rpidos y precisos, stos estn preparados para ser programados con

lenguajes de alto nivel. La velocidad y el rendimiento de los DSP son muy

superiores a los habituales en los MCU. (Angulo, 2009)

El nivel cientfico y los avances tecnolgicos han logrado fabricar DSP que

aaden al MCU los recursos necesarios para soportar el procesamiento de

seales y cubrir as todo el campo de posibilidades y aplicaciones que

envuelve. (Angulo, 2009)

Dada la similitud del DSC con los MCU en cuanto a la arquitectura y

repertorio de instrucciones, los usuarios de las familias del Microcontrolador

PIC no encuentran dificultades para introducirse en fabuloso campo del

procesamiento digital de seales. (Angulo, 2009)

Estos dispositivos se caracterizan por alcanzar un rendimiento de 40 MIPS e

integrar memoria FLASH de alta calidad junto a novedosos recursos

hardware, apoyndose en herramientas de desarrollo muy fciles de

manejar y manteniendo la compatibilidad de los diversos modelos con

encapsulados de diferente patillaje como se observa en la figura 11. (Angulo,

2009)

37

Figura 11: Caractersticas del DSC

2.7 SENSORES

(Creus A, 1997), concluy que los procesos industriales exigen la lectura y

manipulacin de diferentes magnitudes fsicas que se encuentran en la

naturaleza, para el control de diversos procesos, los cuales son muy

variados y abarcan muchos tipos de fabricacin de productos como

derivados de petrleo, productos alimenticios, la industria cermica, las

centrales generadoras de energa, los tratamientos trmicos, la industria

papelera, la industria textil, entre otros.

Los sensores han liberado al operario de su funcin de actuacin fsica

directa en la planta, permitiendo una labor nica de supervisin y de

vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso

o bien en salas separadas, gracias al grado de automatizacin del sensor.

(Creus A ,1997)

La variable que se controlara es tipo geomtrico la cual se refiere a la

posicin o dimensin de un cuerpo. Se puede apreciar como variable la

posicin de un cuerpo con respecto a una referencia, asimismo se puede

dimensionar un cuerpo tomando la distancia relativa entre dos puntos, y se

puede determinar la superficie de un cuerpo partiendo del rea encerrada

por al menos tres puntos de distancias entre s. (Creus A, 1997)

Para el control de esta variable geomtrica se utiliza un sensor

retrorreflectivo el cual funciona con un pulso elctrico corto el mismo que

38

impulsa a un diodo laser semiconductor para que emita un pulso de luz.

(Creus A, 1997)

La luz emitida a travs de una lente que produce un rayo lser muy angosto,

este rayo rebota fuera del objetivo, dispersando parte de su luz a travs de

las lentes receptoras del sensor a un fotodiodo, el mismo que crea un pulso

elctrico. (Creus A, 1997)

El intervalo de tiempo entre los dos pulsos elctricos, (transmisin y

recepcin del haz de luz), se utiliza para calcular la distancia al objetivo;

utilizando la velocidad de la luz como constante. (Creus A, 1997)

Figura 12: Sensores retrorreflectivo Teora de funcionamiento

Fuente: Hoja de datos Sensores banner.

2.8 MOTORES ELCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA (CA)

En un estudio sobre motores elctricos (Creus, 1997), concluy que hay dos

tipos de motores elctricos de corriente alterna: el motor sncrono y el motor

a induccin. Cada uno de estos tipos puede usar corriente monofsica o

trifsica.

En aplicaciones industriales, los motores trifsicos son los ms comunes,

debido a su mayor eficacia que los motores monofsicos. El motor sncrono

es mucho menos generalizado que el motor a induccin, pero se usa en

aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente

constante o una correccin del factor de potencia. Los motores a induccin y

39

los motores sncronos son similares en muchos aspectos pero tienen

algunos detalles diferentes. (Creus, 1997)

Un motor elctrico consta fundamentalmente de dos componentes: el estator

y el rotor. (Creus, 1997)

- Estator:

Consiste de dos devanados sujetos en su lugar por unas ranuras en el

ncleo de acero laminado estos estatores son de tres tipos: Polos salientes,

Ranurado, y Jaula de Ardilla, (Creus, 1997), se los pueden observar en la

figura 13.

Los dos devanados consisten de dos bobinas aisladas y separados el uno

del otro a 90; uno de estos devanados es el principal y el otro es el de

arranque. (Creus, 1997)

El devanado principal es de alambre grueso y colocado en el fondo de las

ranuras del estator, y el de arranque es de alambre delgado y situado en lo

alto de las ranuras, encima del devanado principal. (Creus, 1997)

Figura 13: Tipos de rotores

Fuente: (Creus A, 1997)

El estator es la parte inmvil del motor en donde circula la corriente elctrica

por sus devanados, aqu se genera el campo elctrico giratorio, como se

puede observar en la Figura 14.

40

Figura 14: Partes de un estator


- Rotor:

El rotor es la parte mvil del motor, donde se transmite la potencia mecnica,

consta bsicamente de un eje slido hecho con piezas de acero laminado en

algunos tipos con devanados y en otros casos con barras rotricas

superpuestas, (motores jaula de ardilla o doble jaula de ardilla), (Creus,

1997), como se puede observar en la figura 15.

Figura 15: Rotor de un motor AC


Se puede clasificar a los motores de corriente alterna por el tipo voltaje de

alimentacin tenemos dos tipos:

41

2.8.1 Motores monofsicos

Muchos motores estn proyectados para funcionar con corriente alterna, los

motores de corriente alterna pueden suplir a los de corriente continua, en la

mayora de los casos estn sometidos a menos perturbaciones o averas.

(Creus, 1997)

Los motores de corriente alterna son particularmente adecuados para

aplicaciones de velocidad constante, ya que la velocidad est determinada

por la frecuencia de corriente alterna aplicada a los bornes del motor. No

obstante tambin se construyen motores de corriente alterna que tienen

caractersticas de velocidad variable dentro de ciertos lmites. (Creus, 1997)

Los motores de corriente alterna se proyectan para un suministro de

corriente alterna monofsica o trifsica. Tanto el motor monofsico como el

trifsico funcionan basados en el mismo principio. Este principio es que la

corriente alterna aplicada al motor genera un campo magntico giratorio y a

su vez este campo magntico giratorio hace girar al rotor del motor. (Creus,

1997)

El motor sincrnico es un alternador al que se le hace funcionar como motor

y en el cual al estator se le aplica corriente alterna y al rotor corriente

continua. En el motor asincrnico el rotor no est conectado a fuente alguna

de energa. (Creus, 1997)

De los dos tipos de motores de corriente alterna el asincrnico es el ms

empleado.

2.8.2 Motores trifsicos

Los motores trifsicos son aplicados en la industria por su gran eficiencia. Un

motor trifsico tiene mayor eficiencia y menor tamao que uno monofsico

de igual potencia. La diferencia fundamental entre un motor trifsico y uno

monofsico consiste que en el estator se alojan tres bobinados, en estrella o

tringulo, como se puede ver en la Figura16; adems no poseen bobinado

42

de arranque, ya que se ponen en marcha por s solos. Para potencias

mayores a 2 hp es recomendable usar los trifsicos. (Creus, 1997)

Figura 16: Configuracin de arranque motores trifsicos. a) Arranque tipo

tringulo b) Arranque tipo estrella


Estos motores tienen las siguientes ventajas:

- La puesta en marcha es inmediata.

- Se acoplan fcilmente a cualquier clase de mquina.

- El arranque, parada y control es rpido, efectivo y es posible

controlarlo remotamente.

- Tiene gran potencia de arranque.

- El mantenimiento es muy poco y su tiempo de vida es largo.

Dentro de los motores sincrnicos existe el:

- Motor en jaula de ardilla:

- Motor con rotor bobinado:

Para el caso de nuestras instalaciones los motores elctricos son especiales

y esto se debe a que trabajan en ambientes explosivos, tienen una

caracterstica especial que es la de mantener un sellado del motor

(Enclosure type), de acuerdo a este nivel de sellado, (Creus, 1997), como

se puede ver en la tabla 16 mostrada a continuacin.

43

Tabla 16: Tipo de sello a un motor trifsico o monofsico Fuente: (Creus A, 1997)

Nombre Caractersticas

TEFC

(totally enclosed, fan-colled)

Este tipo de motores incluyen un ventilador externo acoplado al eje del rotor para enfriamiento del motor.

TENV

(totally enclosed, nonventilated)

Este tipo de motores no tienen un ventilador acoplado al eje del rotor, el enfriamiento se produce por conveccin con el aire circulante

TEAO

(totally enclosed, air-over)

Este tipo de motores son enfriados por ventiladores externos al motor.

44

- Niveles de voltaje en el bloque 16:

En la empresa Repsol-YPF existen cinco niveles de voltaje los cules se

pueden observar en la tabla 17.

Tabla 17: Niveles de voltaje Fuente: (Repsol, 2011)

Voltaje Ubicacin

4160 voltios

En las plantas de facilidades, NPF, SPF y

Shushufindi, existen potencias de 250, 450, 500,

1000, 1250, 1500 y 3000 Hp, usados para

transferencia de crudo, inyeccin de agua y como

compresin de gas

2400 voltios

En los well pads, utilizados especialmente para

inyeccin de agua, constan potencias de 500, 600

y 1500 Hp.

480 Voltios

Desde 2 hasta 100 Hp, uso general como

sistemas auxiliares de plantas de facilidades y

well pads como compresores de aire de

instrumentos, bombas medianas y pequeas,

ventiladores, sopladores, utilizados tambin en

las centrales de aire acondicionado de las salas

de control, etc.

210 Voltios

Uso como equipos auxiliares menores, como

unidades de aire acondicionado, algunas bombas

de inyeccin de qumico, herramientas elctricas.

Equipos generalmente menores a 15 Hp.

Motores

Monofsicos 210 y 120 voltios

Para usos de tipo domstico de potencias

pequeas de 2Hp y menores.

45

2.8.3 Tcnicas de arranque, parada y control para motores trifsicos.

- Arrancadores manuales

Se usan para arrancar pequeos motores monofsicos de CA (corriente

alterna) o CC (corriente continua) menores de 1Hp segn el estudio de

Alciatore G (2008). Estos arrancadores tienen proteccin trmica contra

sobrecarga. Cuando ocurre la sobrecarga la palanca se mueve

automticamente dejando los contactos abiertos. Los contactos no pueden

volver a cerrarse hasta que el elevador de sobrecarga se restablezca

manualmente a la posicin ON. (Flores A, 2009)

Se pueden usar arrancadores manuales del tipo de botones (start, stop) para

motores de CC hasta 2Hp, motores monofsicos hasta 5Hp y motores

trifsicos hasta 7 Hp. (Flores A, 2009)

- Arrancadores magnticos

Emplean energa electromagntica para cerrar los interruptores. Se utilizan

ampliamente porque se pueden controlar desde un punto alejado. (Flores A,

2009)

Generalmente estos arrancadores se controlan por medio de una estacin

de botones, interruptor del flotador o relevos de control de tiempo. Se

fabrican en muchos tamaos como el 00 (10 Amp) hasta el tamao 8 (1350

Amp); a cada tamao se le ha asignado cierta capacidad en Hp, los

arrancadores existen de 2 polos para motores monofsicos y de 3 polos para

trifsicos. (Flores A, 2009)

Como el aislante del devanando del motor se deteriora cuando se somete a

sobre calentamiento, existen lmites establecidos para la temperatura de

operacin del motor. Para protegerlo contra el sobre calentamiento se

emplean relevadores de sobrecarga en un arrancador para limitar cierto

valor la cantidad de corriente que toma. Esta es la proteccin contra

sobrecarga o de marcha. (Flores A, 2009)

46

Los relevadores (magnticos o trmicos) actan para desconectar el

arrancador y parar el motor cuando hay sobre corriente. (Flores A, 2009)

- Relevadores y contactores

Los relevadores magnticos se utilizan como dispositivos auxiliares en los

circuitos de control para interrupcin, en las bobinas de los arrancadores

grandes y para controlar motores pequeos u otras cargas tales como

calefactores elctricos, luces piloto o seales audibles. (Flores A, 2009)

No proporcionan proteccin para sobrecarga a los motores y ordinariamente

se usan en sistemas de control de dos alambres

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