Caracterización energética de ladrillera y...

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Toro. Caracterización y automatización línea de extrusión. 1 ResumenSe caracteriza una ladrillera para identificar una oportunidad de ahorro en la línea de extrusión y automatizar dicho proceso usando un PLC en comunicación con los actuadores y motores presentes en la planta. Se realiza la programación en Ladder y se simulan las entradas y salidas de acuerdo a los requerimientos del proceso para optimizarlo y volver eficiente el consumo de recursos (energía, tiempo y operarios) Índice de TérminosPLC, eficiencia, entradas, motores, Ladder. AbstractA bricks fabric is characterized to identify a saving opportunity in the extrusion line and automate this process using a PLC in communication with the actuators and motors present in the plant. Ladder programming is performed and the inputs and outputs are simulated according to the requirements of the process to optimize it and return efficient consumption of resources (energy, time and operators) I. INTRODUCCIÓN El presente trabajo busca presentar una opción de control y automatización de una línea de extrusión de la empresa objeto de estudio, mediante la implementación de un PLC (Controlador Lógico Programable). Se presenta una caracterización energética de la empresa objeto de estudio, dedicada a la producción y comercialización de arcilla para la construcción. Esta caracterización incluye una descripción general de la empresa y de su proceso productivo, la identificación de los diferentes energéticos utilizados en cada una de las áreas de la línea de producción, los principales costos relacionados con el consumo energético, la tipificación de oportunidades de ahorro, mediante la cual se identifica que la línea de extrusión presenta grandes oportunidades para la compañía. Estos análisis realizados con base en los datos suministrados por la empresa, buscan identificar a través de la automatización de procesos las mejoras en la eficiencia energética, que puedan representar un ahorro importante en los recursos financieros de la compañía y un mejor manejo del recurso energético, en línea con su política ambiental, dentro de la cual se encuentra estipulada como directriz de la alta gerencia, el uso eficiente de la energía. Teniendo en cuenta entonces, que la línea de extrusión cuenta con grandes oportunidades dado la falta de automatización, generando tiempos muertos y mayores consumos energéticos, se propone entonces realizar un sistema de control y secuencia de arranque adecuados para los motores y actuadores eléctricos, usando los elementos de control presentes en la empresa proyectando un tablero adicional donde se alojara el PLC y sus componentes asociados. Dicho PLC accionará los dispositivos de control para arranque y protección de los motores eléctricos y recibirá las señales de los pulsadores utilizadas en una lógica de programación definida. Los resultados se simulan con el fin de confirmar la correcta programación de acuerdo a las necesidades del cliente y del proceso reduciendo tiempos muertos, uso de operarios e incluyendo elementos de seguridad para las personas y equipos (mediante el uso de alarmas y elementos de aviso ante daños o Caracterización energética de ladrillera y automatización de la línea de extrusión Toro, Sebastian. [email protected] Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Toro. Caracterización y automatización línea de extrusión.

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Resumen—Se caracteriza una ladrillera para

identificar una oportunidad de ahorro en la línea de

extrusión y automatizar dicho proceso usando un

PLC en comunicación con los actuadores y motores

presentes en la planta. Se realiza la programación en

Ladder y se simulan las entradas y salidas de

acuerdo a los requerimientos del proceso para

optimizarlo y volver eficiente el consumo de

recursos (energía, tiempo y operarios)

Índice de Términos—PLC, eficiencia, entradas,

motores, Ladder.

Abstract— A brick’s fabric is characterized to

identify a saving opportunity in the extrusion line

and automate this process using a PLC in

communication with the actuators and motors

present in the plant. Ladder programming is

performed and the inputs and outputs are

simulated according to the requirements of the

process to optimize it and return efficient

consumption of resources (energy, time and

operators)

I. INTRODUCCIÓN

El presente trabajo busca presentar una opción de

control y automatización de una línea de extrusión

de la empresa objeto de estudio, mediante la

implementación de un PLC (Controlador Lógico

Programable).

Se presenta una caracterización energética de la

empresa objeto de estudio, dedicada a la producción

y comercialización de arcilla para la construcción.

Esta caracterización incluye una descripción general

de la empresa y de su proceso productivo, la

identificación de los diferentes energéticos

utilizados en cada una de las áreas de la línea de

producción, los principales costos relacionados con

el consumo energético, la tipificación de

oportunidades de ahorro, mediante la cual se

identifica que la línea de extrusión presenta grandes

oportunidades para la compañía. Estos análisis

realizados con base en los datos suministrados por

la empresa, buscan identificar a través de la

automatización de procesos las mejoras en la

eficiencia energética, que puedan representar un

ahorro importante en los recursos financieros de la

compañía y un mejor manejo del recurso energético,

en línea con su política ambiental, dentro de la cual

se encuentra estipulada como directriz de la alta

gerencia, el uso eficiente de la energía.

Teniendo en cuenta entonces, que la línea de

extrusión cuenta con grandes oportunidades dado la

falta de automatización, generando tiempos muertos

y mayores consumos energéticos, se propone

entonces realizar un sistema de control y secuencia

de arranque adecuados para los motores y

actuadores eléctricos, usando los elementos de

control presentes en la empresa proyectando un

tablero adicional donde se alojara el PLC y sus

componentes asociados. Dicho PLC accionará los

dispositivos de control para arranque y protección

de los motores eléctricos y recibirá las señales de

los pulsadores utilizadas en una lógica de

programación definida.

Los resultados se simulan con el fin de confirmar la

correcta programación de acuerdo a las necesidades

del cliente y del proceso reduciendo tiempos

muertos, uso de operarios e incluyendo elementos

de seguridad para las personas y equipos (mediante

el uso de alarmas y elementos de aviso ante daños o

Caracterización energética de ladrillera y

automatización de la línea de extrusión

Toro, Sebastian.

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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fallas en los motores eléctricos)

II. JUSTIFICACIÓN

La empresa dedicada a la fabricación de ladrillos,

ubicada en el municipio de Cogua, cuenta

actualmente con dos plantas con líneas de

producción mecanizadas en la etapa de extrusión,

transformación y cocción.

La empresa surge con el propósito de ofrecer a los

constructores del país materias primas para sus

proyectos dentro de estándares de calidad.

Dentro de sus políticas, la empresa ha declarado

su compromiso con el medio ambiente, en el cual se

destaca como uno de sus objetivos el uso eficiente

de la energía, ofreciendo productos de calidad como

el ladrillo tipo A, bloque tradicional y estándar,

estructural y portante y rejilla.

La empresa ladrillera, destina recursos humanos,

financieros y técnicos, para lograr el cumplimiento

de sus objetivos, con el fin de llevar a cabo

programas ambientales y energéticos,

implementando medidas de prevención y

compensación de los impactos ambientales y las

medidas de ahorro energético mediante la

implementación de sistemas de gestión de la

energía.

Dado la importancia que existe para la empresa en

temas ambientales y energéticos se propone realizar

un estudio de caracterización energética para

encontrar los potenciales de ahorro entre los que se

encuentran la automatización de los procesos

productivos, con los cuales se garantizara el

cumplimiento de los objetivos de la empresa

garantizando en corto plazo el mejoramiento de la

productividad y la competitividad de la

organización por vía de la eficiencia energética.

La empresa dentro de su proceso productivo,

presenta un consumo relevante e carbón térmico,

carbón coque y electricidad y en menor escala de

ACPM. El costo asociado a dicho consumo

energético representa un 32% del total de costos de

producción, por esta razón resulta de particular

interés abordar este ejercicio, analizando los

principales aspectos que permitan una

caracterización de la empresa desde el punto de

vista energético, toda vez que cualquier mejora en

su desempeño podrá repercutir de manera

importante en las finanzas de la empresa.

Para ello se propone la automatización de la línea

del proceso de extrusión en la operación y control

de la producción, mediante el empleo de un PLC,

este control se basa en una lógica definida por la

programación teniendo en cuenta las necesidades

reales de tiempo y secuencia del proceso.

De esta forma se espera optimizar el proceso,

mejorando el control y secuencia de arranque y

actuadores de la línea de extrusión.

III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1. Proceso productivo:

Fig. 1 Diagrama de flujo del proceso de fabricación de

ladrillos

Extracción minera: consiste en la extracción

directa de la arcilla sobre los frentes de explotación.

Se usan medios mecánicos para extraer de la roca

madre el material arcilloso. Dicha explotación se

realiza a cielo abierto.

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a) Adecuación: se refiere a las labores de

remoción de la cobertura vegetal y descapote para

acceder a las capas de arcillas contenidas en el sub

suelo.

b) Extracción: consiste en la actividad

mecánica de extraer las arcillas sobre el frente de

explotación.

c) Maduración: la materia prima, una vez

extraída, se aplica en un cono, donde ocurre un

proceso de maduración, debido al proceso de

oxidación, de desgasificación y de rompimiento de

la arcilla.

Transformación:

a) Triturado: este proceso se refiere al molido

de las materias primas a través de un molino

desintegrador, donde se adecua la granulométrica de

las mismas, continua a la dosificación, comúnmente

realizado a través de una tolva.

b) Mezclado: consiste en la homogenización de

los diferentes tipos de arcillas, con la arena y el

agua para formar una pasta única.

c) Laminado: consiste en forzar a la arcilla

pasar entre dos masas de acero conformando

estructuras laminares con el fin de romper terrones

pequeños y consolidar el tamaño de partícula.

d) Extrusión: consiste en el paso forzoso de la

pasta de arcilla, por medio de una presión, en una

boquilla de moldeo, dando la forma de ladrillo, para

luego permitir que el producto ya compactado de

sección transversal constante y de gran longitud,

pase a la sección de corte que se ajusta dependiendo

de la longitud y forma del producto que se quiere

obtener.

Secado: busca eliminar la mayor humedad posible

del material cortado, mediante procesos naturales o

artificiales; dejándolo al ambiente o sometiéndolo a

temperaturas altas con secadores artificiales que en

su mayoría realizan el calor residual.

Cocción: se refiere a la cocción del material

cerámico seco, sometiéndolo a altas temperaturas

que van desde 800° a 1100° Celsius. Esta se realiza

en hornos de quema construidos en cerámica.

2. Diagrama energético productivo

Actualmente la empresa no cuenta con un sistema

de medición de consumo por área de producción,

sin embargo, mediante los valores de potencia

nominal y tiempo de utilización, se identificó que

las áreas de mayor consumo energético

corresponden a los procesos de transformación.

Fig. 2 Diagrama energético productivo de la ladrillera

3. Costos de la energía

Basados en valores promedios de los gastos y

costos mensuales de la empresa entregados por el

departamento contable, se encontró que, dentro de

la matriz de costos, la energía eléctrica representa el

10% respecto al total de costos de producción. Por

esta razón se priorizará el análisis de la línea de

producción con mayor consumo de energía eléctrica

que, como se mencionó anteriormente, es la línea de

transformación.

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Fig. 3 Gastos asociados al funcionamiento de la ladrillera

4. Identificación de oportunidades

Mediante la utilización de la herramienta de

Pareto, se identifica el proceso o sistema que

concentra la mayor parte del consumo de energía

eléctrica. De esta forma se priorizan las áreas que

deben ser optimizadas y en las cuales las

inversiones probablemente arrojaran los mejores

beneficios en retorno de inversión por mayores

ahorros.

A continuación, se muestra el diagrama de Pareto,

donde se identifican el área de producción de mayor

consumo de energía eléctrica.

Fig. 4 Diagrama de Pareto / Consumo de energía eléctrica por

área

Por lo tanto, resulta conveniente observar en

detalle este consumo mediante el uso de la

herramienta de Pareto, tal como lo muestra la figura

5, donde se evidencia que el equipo de extrusora

tiene el mayor consumo.

Fig. 5 Diagrama de Pareto / Consumo de energía eléctrica or

proceso

El uso de la extrusora en la fabricación de

productos en la ladrillera, tiene el consumo más alto

en la línea de producción, con promedio mes de

108.000 kW. Este equipo cuenta con un motor de

300 Hp, con un régimen de trabajo de 15 horas

aproximadamente al día. En este proceso se requiere

mayor fuerza para la elaboración dl producto y se

constituye como el corazón del proceso. Su

importancia la conocen a nivel gerencial, por tal

razón las mejoras tecnologías se enfocan para

asegurar su desempeño óptimo.

Teniendo en cuenta que la extrusora trabaja con

un sistema de control electromecánico, que fue

instalado hace aproximadamente 30 años, se

propone dar una solución, automatizando esta área

de producción mediante un PLC (Controlador

Lógico Programable), que pueda controlar el

proceso y optimizarlo.

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

1. Económicos

Mediante la caracterización y la identificación de

buenas prácticas operacionales se identificaron

algunos problemas entre los que se encuentran el

diseño inadecuado de las líneas de producción, las

causas asociadas a este problema se pueden

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determinar por la ausencia de criterios de eficiencia

en la compra de equipos y maquinaria, el

sobredimensionamiento de las maquinas adquiridas,

baja planificación de los lotes de producción por

línea y mala calibración de las maquinas, entre

otros. Gracias a la identificación de los problemas

de la línea, se determina la automatización del

proceso, mediante la planificación, reingeniería,

modelos de programación y la propuesta de

instalación de equipos, los riesgos asociados al

proyecto se relacionan con las pérdidas de

producción durante la implementación y puesta en

marcha del proyecto.

A partir de la caracterización de costos de

producción, se desarrolló el siguiente análisis

financiero del proyecto identificado como base una

producción constante de 1.390.000 unidades mes y

un valor de venta promedio de $600 por unidad.

TABLA I

Costos de proyecto

DISEÑO LINEAS DE PRODUCCIÓN

COSTOS PROYECTO $ 80.000.000

VALOR ENERGIA MES $ 36.524.000

VALOR VENTAS UNIDADES CERAMICAS 600

No Und mes 1390000

% Reducción Energía 2%

% Aumento de producción 5%

% Perdidas extrusión 10%

% Reducción de perdidas 50%

Tiempo de retorno de inversión 1,89

Proyecto: diseño de líneas de transformación

Costo: $80.000.000

Meta proyectada:

Reducción de energía 2%

Aumento de la productividad 5%

Reducción de pérdidas 30%

Cálculo:

Producción: 1.390.000 und. Cerámica/mes

Consumo promedio de energía mes133350

kWh

Costo energía: $ 36.524.000

Valor promedio de venta Und cerámica: $

600

Tiempo de recuperación de la inversión:

2 meses, posterior a la implementación y puesta

en marcha (solo aplicado a cultura organizacional y

cambio tecnológico en la línea)

2. Operativos

A continuación, se describen la operación de la

maniobra en función del sistema eléctrico, usando

los mismos identificadores presentes en la planta

(por confidencialidad del cliente, no es posible

presentar el diagrama unifilar eléctrico) y los

elementos proyectados para las adecuaciones

necesarias para introducir el sistema de control:

Interruptor principal 2GQF: Punto de entrada de

la energía eléctrica al tablero principal, con circuito

auxiliar de parada de emergencia mediante los

interruptores 2SB1 y 2SB2.

Motor extrusora: Tipo de arranque estrella-

triangulo con controlador de corriente tipo ZEV.

Tiene también un indicador de corriente de trabajo

para usar como referencia por el operario para

identificar la humectación del material (corriente

del motor proporcional al nivel de humedad).

Motor alimentador extrusora: Arranque estrella

triangulo; se encarga de abastecer de material a la

extrusora.

Lubricación extrusora: La extrusora tiene un

sistema de lubricación para el sistema de engranajes

que usa una bomba de presión 13M1 con motor de

arranque directo (manual o con el motor de la

extrusora). El aceite se debe mantener a cierta

temperatura para mantener la viscosidad, esto se

logra con la resistencia 13R1, controlada (ON-OFF)

por termostato. Este sistema se replica para el motor

alimentador extrusora.

Arpón 1 y 2: Se ponen en movimiento mediante

los motores 17M1 y 17M2 que a su vez son

accionados por un contactor trifásico. Este contactor

será accionado por el PLC usando un relé. También

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cuenta con un interruptor termomagnético para

detectar sobrecarga y enviara la señal al PLC

mediante un contacto auxiliar.

Electroválvulas: Mediante dos contactores, 20K1

y 22K1 se accionan las electroválvulas 20YV1 y

20YV2; estas dejan pasar el aire a una presión

determinada para activar el sistema neumático que

acopla el motor con la maquina extrusora y permitir

la salida de material. El motor DEBE encender sin

estar acoplado a la extrusora de lo contrario podría

causar danos sobre el sistema.

Contactos auxiliares: se proyectan cinco relés, K6

a K10, como interfaz entre el sistema y el PLC. El

relé K6 indica si uno de los botones de emergencia,

distribuidos en la planta, ha sido accionado por uno

de los operarios. El relé K7 lleva la señal de la

cámara de vacío de la extrusora: si esta llena

significa que la entrada es mayor que la salida por

lo que el PLC debe suspender el sistema neumático

del alimentador de la extrusora para desalojar

material residual y continuar con el proceso de

forma automática. Los relés K8, K9 y K10 indican

que los motores de la extrusora, alimentador de la

extrusora y bomba de vacío están encendidos. Si

uno de estos motores está apagado no se debe

abastecer con material a la maquina extrusora.

Termomagnéticos: Todos los motores de la línea

de producción cuentan con interruptores

termomagnéticos, al ser accionados uno de ellos por

alguna sobrecarga o un problema eléctrico,

accionan un relé K11, en interfaz con el PLC, que

detiene el proceso y a la vez acciona una sirena de

alerta.

Motores principales: Los arranques de los

motores de potencia mayor o igual a 50HP, cuentan

con arranque electromecánico, cuando el contactor

de triangulo se activa, significa que el motor esta

encendido. Como estos motores permanecen activos

las 24 horas, se debe monitorear que no se apaguen

por lo que se usa dicho contactor para llevar la señal

al PLC. Si estos motores se apagan (por sobrecarga

o falla) se debe detener la extrusión evitando

afectaciones al resto del proceso.

Programación PLC: El programa de PLC está

realizado en lenguaje Ladder y se encuentra

dividido en 62 segmentos, del 0 al 43 se muestra el

código del programa en lenguaje Ladder, donde se

encuentran todas las instrucciones para que la línea

de extrusión pueda trabajar en MANUAL o

AUTOMATICO, y desde el segmento 44 al 62 se

muestra el código de programa escrito en lenguaje

de instrucciones para poder visualizar las alarmas

que sean accionadas; estos códigos de alarmas se

visualizaran en código binario por el BYTE 0 del

PLC, lo cual se proyecta para conectar un

visualizador mediante un dispositivo LCD. La tabla

2 describe el funcionamiento del programa:

TABLA 2

INSTRUCCIONES DEL PROGRAMA

BIT DESCRIPCION

I00 Presión de aceite de la extrusora

I01 Presión de aceite del alimentador de la

extrusora

I02 Presión de aire de la extrusora

I03 Presión de aire del alimentador de la

extrusora

I04 Interruptor de habilitación de las máquinas

para la línea de extrusión

I05 Interruptor para la parada de la línea en

caso de emergencia

I06 Sensor que indica que la cámara de vacío

esta funcionando

I07 Controlador de corriente del motor de la

extrusora

I10 Contacto del contactar triangulo del motor

extrusor (encendido)

I11 Contacto del contactar triangulo del motor

alimentador extrusora (encendido)

I13 Contacto que indica que uno de los

interruptores térmicos esta accionado

I20 Contacto del selector en posición de

MANUAL

I21 Contacto del selector en posición de

AUTOMÁTICO

I22 Pulsador de arranque del ARPON 1

I23 Pulsador de marcha del ARPON 1

I24 Pulsador de arranque del ARPON 2

I25 Pulsador de marcha del ARPON 2

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I26 Pulsador de parada de electroválvula de la

extrusora

I27 Pulsador de marcha de electroválvula de la

extrusora

I30 Pulsador de parada de electroválvula del

alimentador extrusora

I31 Pulsador de marcha de electroválvula del

alimentador extrusora

I32 Selector de exclusión de la electroválvula

alimentador extrusora

I33 Selector de exclusión para formas en caso

se llene la cámara de vacío

I34 Interruptor térmico para protección del

motor de ARPON 1

I35 Interruptor térmico para protección del

motor de ARPON 2

I36 Interruptor térmico para protección de la

electroválvula extrusora

I37 Interruptor térmico para protección de la

electroválvula alimentador extrusora

I40 Pulsador de marcha del cajón alimentador

I41 Pulsador de parada del cajón alimentador

I42 Pulsador de marcha de la forma 1

I43 Pulsador de parada de la forma 1

I44 Pulsador de marcha de la forma 2

I45 Pulsador de parada de la forma 2

I46 Pulsador de marcha de la forma 3

I47 Pulsador de parada de la forma 3

I50 Pulsador de marcha para el vaivén de tolva

I51 Pulsador de parada para el vaivén de tolva

I52 Pulsador de marcha para el biombo

I53 Pulsador de parada para el biombo

I54 Selector para la exclusión del vaivén de la

tolva

I55

Selector para la habilitación de la

electroválvula de humidificación del

material

I70 Interruptor térmico para la protección del

motor del vaivén tolva

I71 Interruptor térmico para la protección del

motor del cajón alimentador

I72 Interruptor térmico para la protección del

motor del biombo

I73 Interruptor térmico para la protección del

motor de la forma 1

I74 Interruptor térmico para la protección del

motor de la forma 2

I75 Interruptor térmico para la protección del

motor de la forma 3

I76 Interruptores de los térmicos de motores

laminadores y amasadora

I77 Contacto auxiliar de contactor triangulo de

motores laminadores y amasadora

Q00 Dato D0 para codificación de tipo de

alarma accionado

Q01 Dato D1 para codificación de tipo de

alarma accionado

Q02 Dato D2 para codificación de tipo de

alarma accionado

Q03 Dato D3 para codificación de tipo de

alarma accionado

Q04 Dato D4 para codificación de tipo de

alarma accionado

Q20 Acciona el motor de arpón 1

Q21 Acciona el motor de arpón 2

Q22 Acciona la electroválvula de la extrusora

Q23 Acciona la electroválvula del alimentador

de la extrusora

Q25 Acciona una sirena cuando la cámara de

vacío se encuentra llena

Q26 Acciona una sirena cuando se presiona el

interruptor de emergencia

Q27 Acciona una lámpara intermitente cuando

se activa un interruptor térmico

Q30 Acciona el motor del vaivén tolva

Q31 Acciona el motor del cajón alimentador

Q32 Acciona el motor del biombo

Q33 Acciona el motor de la forma 1

Q34 Acciona el motor de la forma 2

Q35 Acciona el motor de la forma 3

Q36 Acciona la electroválvula para la

humidificar del material

Q37 Acciona el pistón para limpieza de

laminadoras

M00 Indica que la presión de aceite de la

extrusora con presión normal

M01 Indica que la presión de aceite del

alimentador extrusora con presión normal

M04 Indica que las presiones de aire y aceite

están normal

M05 Indica que todos los motores se encuentran

encendidos

M06 Todos los interruptores térmicos se

encuentran desactivados

M10 Habilita el funcionamiento en manual

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8

M11 Habilita el funcionamiento en automático

M13 Los motores principales de encuentran

encendidos

M15 Habilita la exclusión de las formas

transportadoras

T37 Retardo a la desconexión por 5 s. para la

presión de aceite de la extrusora

T38 Retardo a la desconexión por 5 s. para la

presión de aceite de la alim. extrusora

T39 Retardo a la conexión cuando todas las

condiciones de automáticos están OK

T40 Tiempo de encendido de la sirena por 10 s.

De la cámara de vacío

T41 Tiempo de retardo a la desconexión por 40

s. De la forma 1 en automático

T42 Tiempo de retardo a la desconexión por 1 s.

De la forma 1 en manual

T43 Tiempo de encendido por 5 s. del tablero

de fuerza

T44 Retardo a la desconexión por 5 s. de los

pistones de laminadores

T45 Tiempo de retardo a la desconexión por 40

s. de los arpones 1 y 2

T50 Retardo a la conexión para inicio en

manual

T51 Retardo a la conexión para el inicio en

automático

V. RESULTADOS Y ANÁLISIS

1. Simulaciones

Para la programación se utilizó el software RS

Logix 5000 V20.01 de Rockwell y, herramienta

TRENDS, se visualizan las salidas y entradas en

tiempo real en forma de 1 y 0.

En la figura 6 se muestran las salidas del ARPON

1 y 2, las electroválvulas y la alimentación de la

extrusora. Las líneas 1, 2 y 3 son las entradas del

PLC para el funcionamiento en manual,

automático y bandera de habilitación en

automático respectivamente; en las líneas 4,5,6 y

7, que son las salidas del PLC, se puede observar

que cuando el selector se encuentra en posición

MANUAL los motores del Arpon 1 y 2 se

encienden y apagan con sus respectivos

pulsadores, lo mismo sucede con las

electroválvulas. Cuando el selector está apagado,

ninguno de los actuadores se habilita, en cambio,

cuando el selector está en AUTOMATICO estos

actuadores dependen de la bandera de habilitación

que, cuando está en APAGADO, las

electroválvulas se apagan y los arpones

permanecen encendidos por 40 segundos,

activando el retardo a la desconexión para

cumplir con la condición operativa de parada de

la maquina mayor a 30 segundos.

Fig. 6 Simulación de arpones y electroválvulas

Para la figura 7 se observa la simulación de los

motores que accionan las máquinas de vaivén,

cajón alimentador y biombo. Cuando el selector

MAN/AUT se encuentra en MANUAL, los

motores del vaivén y del cajón alimentador se

pueden encender de forma independiente,

mientras que el motor del biombo se puede

encender sin importar la condición del selector.

Cuando se realiza el cambio de MANUAL a

AUTOMATICO se apagan los motores, excepto

el motor del biombo, y se encienden únicamente

cuando la bandera de habilitación esta en 1.

Fig. 7 Simulación de vaivén, biombo y cajón

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En la figura 8 observamos la simulación de las

formas (*bandas) transportadoras 1, 2 y 3, y la

electroválvula de la amasadora para la

humidificación del material. Cuando el selector

MAN/AUT está en la posición de MANUAL se

encienden los motores y la electroválvula en

forma independiente, al realizar el cambio de

MANUAL a AUTOMATICO el encendido de los

motores dependerán del accionamiento de la

bandera de habilitación, al poner en OFF la

bandera de habilitación, los motores se apagan

excepto el motor de la forma 1, este motor tiene

un retardo a la desconexión por 40 segundos,

porque no es necesario que se apague en este

periodo de tiempo, para así evitar arranques

innecesarios del motor.

Fig. 8 Simulación de bandas transportadoras

En la figura 9 se observa la simulación de las

alarmas; en la fila 1 podemos observar la marca

del PLC M_PRESIONES donde estarán

conectados los sensores de presión de aceite y

aire de la extrusora y alimentadora extrusora.

Cuando se genera una falla de presiones se

acciona la sirena de aviso SIR_TAB_PRINC por

un tiempo de 10 segundos, lo mismo sucede

cuando algunos de los motores principales se

apagan. En cambio, cuando se accionan alguno de

los guardamotores se acciona la marca del PLC

M_TERM_OK, en este caso se enciende la sirena

SIR_TAB_PRINC y una lámpara intermitente

color rojo.

Fig. 9 Simulación de alarmas

2. Resultados

Se pretende reducir la cantidad de fallas eléctricas y

mecánicas de los motores del sistema ya que se

asegura el correcto funcionamiento de los elementos

involucrados en el proceso de acuerdo a la

secuencia establecida por el cliente y personal de

mantenimiento.

El origen de las fallas que generaban paradas

inesperadas, requerían de un determinado tiempo

para su ubicación, estas paradas usualmente se

producían por sobrecarga de los motores eléctricos.

para ello los motores cuentan con un dispositivo de

protección, que al accionarse se cambia el estado de

la entrada del PLC al cual está conectado, esta falla

se visualiza en codificación binaria y así se puede

ubicar su origen con mayor rapidez.

Para la humidificación del material, el

accionamiento en forma instantánea de las

electroválvulas, reducirá el tiempo muerto que

generaba el operador de máquina, por realizar el

control manualmente

VI. CONCLUSIONES

Dado que el proceso es lineal, la automatización del

mismo resulta una excelente opción para

implementar y lograr los mejores resultados

posibles sin supervisión constante.

Hay varias técnicas de control que se pueden

utilizar (por ejemplo, PID que es la más usada a

nivel industrial) para el control de humedad, pero

dada la velocidad de las dinámicas del sistema y la

naturaleza de los actuadores (digitales) se opta por

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un control ON OFF, que resulta suficiente para las

exigencias del proceso.

La naturaleza de los actuadores es parte integral del

diseño y programación del controlador, por lo que

se debe realizar un diseño conjunto del controlador

y los actuadores para determinar el tipo de

controlador y de salidas necesarias para el control

del proceso.

Este proyecto, si bien plantea una solución a una

problemática de la empresa, instalando equipos

electrónicos para el control del proceso, se

necesitará capacitar al personal técnico para la

programación y mantenimiento al PLC.

El sistema que se pretende instalar, es flexible para

realizar ampliaciones adicionales e inclusión de

otros procesos que optimicen aún más la fabricación

de los ladrillos

REFERENCIAS

[1] C. J. Campos, (2008). Un modelo de gestión energética

para el sector productivo nacional. El hombre y la máquina,

(30), pp. 18-31.

[2] ICONTEC, (2011). NTC/ISO 50001, Sistemas de Gestion

de la Energia, Requisitos con orientacion para su uso,

Instituto Colombiano de Nomras Técnicas y Certificacion

(ICONTEC)

[3] Boyd, G., Dutrow, E. and: Tunnessen, W., (2008), The

evolution of the ENERGY STAR?? Energy performance

indicator for benchmarking industrial plant manufacturing

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[4] A. Barrientos, E. Gambao., (2014), Sistemas de

producción automatizados, Madrid, Universidad Politécnica

de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros

Industriales. Sección de Publicaciones Dextra.