Dispensador de Líquidos

8/18/2019 Dispensador de Líquidos

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DISPENSADOR DE LÍQUIDOS

Ulises Bautista GómezMiguel Ángel Claui! Gómez

"#$t!% Ant!ni! C%uz P&%ez

'!s& Ale(an%! Guill&n S!l#s

Emmanuel O)is*! Gómez

UPII+A,IPN-./0.01


2/56

ÍNDICE0 IN+RODUCCI2N3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333334

4 OB'E+I"OS GENERALES DEL PRO5EC+O333333333333333333333333333333333333333333333333333333336

430 O)(eti7!s Pa%ti$ula%es3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333366 DISE8O CONCEP+UAL333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333336

630 Di7isión el Sistema33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333336

634 PDS 9P%!u$t Design S*e$i:$ati!n;33333333333333333333333333333333333333333333333333333333<

636 An=lisis M!%>!lógi$!33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333?

63< "i%tualiza$ión *!si)les Dise@!s C!n$e*tuales33333333333333333333333333333333333333331

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-3036 Diag%amas e ensam)le $!n sus %es*e$ti7!s ini$a!%es33333333333336-

-34 Plan e Manu>a$tu%a333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333336

-3430 Dete%mina% $al$ula% l!s *a%=met%!s e manu>a$tu%a e l!selement!s3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333336

-3434 De:ni% *!% is*!siti7! e >!%ma gene%al l!s *%!$es!s mauina%iain7!lu$%aa *a%a la manu>a$tu%a el sistema me$t%óni$!33333333333333333333333333a$$i!namient!33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333


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industrial por lo que su uso no es recomendables para aplicaciones sencillas yaque son métodos que necesitan de una alta inversión de dinero para su desarrollodebido a los componentes utilizados.

4 OB'E+I"OS GENERALES DEL PRO5EC+O

ise!ar y construir un prototipo para semi"automatizar el proceso de dosificación ydespac#ado de líquidos, $orientado a líquidos principalmente de limpieza%, con elfin de #acer más sencilla esta tarea y evitar pérdidas de tiempo para el due!o delnegocio, #aciendo que mediante una interfaz electrónica $teclado y &'%, el clientepueda pedir el producto deseado y el sistema despac#e lo solicitado.

430 O)(eti7!s Pa%ti$ula%es

• (acilitar el comercio de los líquidos antes mencionados minimizando las

actividades necesarias $como despac#ar, llenar los depósitos, etc.% para#acer más eficiente y rentable el negocio, así como facilitarlo para personasde avanzada edad que deseen emprender su negocio reduciendo losesfuerzos necesarios para ello.

• )mplementar un sistema de dosificación de líquidos mediante bombas y

electroválvulas que despac#en el líquido requerido así como la cantidad del

mismo.

)mplementar un sistema de monitoreo de la cantidad de líquido existente en losdepósitos para decidir si es posible atender la solicitud del usuario o si esnecesario que se llenen de nuevo los depósitos.

6 DISE8O CONCEP+UAL630 Di7isión el Sistema

6


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El sistema dispensador de líquidos funcionará de acuerdo al siguiente diagrama.

Ilustración 1 Diagrama funcional

El sistema se puede dividir en*

• Suministro

H Mei$ión el ni7el e l#ui!s ue a en l!s$!ntene!%es

H A$ti7a$ión e la )!m)aH "e%i:$a$ión e segu%ia

• osificación

H A$ti7a$ión e las ele$t%!7=l7ulasH P%!$esamient! *a%a la !si:$a$ión el l#ui!

• )nterfaz con el usuario

H Ing%es! e at!sH Des*liegue el esta! el *%!$es!

· Des*liegue el ni7el e l!s $!ntene!%es

634 PDS 9P%!u$t Design S*e$i:$ati!n;

Elementos

Necesidad Demanda o

Interpretación Requerimien


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deseo

Desempeño

Dis*ensa% <l#ui!s

Demana

Mane(! e < e*ósit!s$!n $ie%ta $a*a$iaue se%=n us! e l!si>e%entes l#ui!s a

es*a$a%3

El suminist%! se%e*ósit!s e 1 $%ai! 6? $m e

Desempeño

Buena *%e$isióne llena!3

Dese! Disminui% el e%%!% a unma%gen a$e*ta)le

El sistema is*enl#ui!s $!n un e

m=Jim! el 0/

Forma ypeso

+iene ue $a)e%en una $asaa)ita$ión3

Dese!Las imensi!nes *es!

el Sistema e)e%=nesta% limitaas al a$$es!e una $asa a)ita$ión

El sistema ten%siguientes imens1/ $m e la%g! 6e an$! ?/ $m

alt!3

Desempeño

Ini$a% el esta!e l!s e*ósit!s3 Deman

a

El sistema e)e%=m!st%a% la $antia e

l#ui!s ue tieneis*!ni)le3

El sistema $!nta%una inte%>az g%=:$m!st%a%= el ni7el

l#ui!s3

Forma

L!s$!ntene!%ese)en esta% ani7el e *is!*a%a un >=$ilsuminist%! e

l#ui!s3

Demana

El ise@! el sistemae)e%= a(usta%se a lasn!%mas e%g!nómi$as3

L!s e*ósit!s u)i$a%=n en la *

inte%i!% el sistemu)i$a%=n en el )

Tabla 1 PDS

?


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636 An=lisis M!%>!lógi$!

Solución 1 Solución 2 Solución3

Estructuraexterior

Distriución detanques

Desplie!ue de datos

Entrada dedatos

Forma decontenedores

Distriución de salidade l"quidos

Tabla 2 Análisis morfológico

1


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63< "i%tualiza$ión *!si)les Dise@!s C!n$e*tuales63


9/56

Ilustración 3 Diseño Conceptual 2

63


10/56

Ilustración 4 Diseño Conceptual 3

63? Sele$$ión el Dise@! C!n$e*tual

Objetivo Peso Criterio Ponderación Alternativa


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+ -Desempeño ./ 0recisión .- + 1 2

3apidez .+ 4 1 10orcenta5e de

0érdidas.- 4 2 4

3uido 6enerado .+ 1 1 1)nterfaz . 4 + 2Subtotal +7 897 8./7 -47

Forma y Peso .- )nstalación .8/ + 4 +:antenimiento . 4 1 4

0eso .-/ 4 + 4Subtotal +7 1.-/7 2.8/7 1.-/7

Manufactura . :ateriales .- 4 4 1'ostos .- 4 + 4

(abricación .8 + 1 4Subtotal +7 +1.17 +2.17 +2.87

Total +7 4-.+/7 1/.2/7 18.2/7Tabla 3 atri! "e Pesos

El desempe!o es la parte más esencial del sistema pues define la eficacia,eficiencia así como la precisión con la que el sistema desempe!ará la funciónsolicitada por el cliente, de manera que las pérdidas sean mínimas y la eficienciadel proceso sea óptimo y sencillo de realizar. Es por esto que se decidió darle unpeso del /7 del total.

0or otro lado, dentro de los requerimientos se solicitó que el sistema tuviera un

dise!o ergonómico y fuera fácilmente transportable, por lo que se decidió darle unmayor porcenta5e a la forma y peso respecto a la manufactura, en este caso de-7. 3estando así un total del 7 para la manufactura, de la cual no #ay alg;nrequerimiento especificado por el cliente.

entro del desempe!o, se busca que el cliente obtenga una mayor ganancia alminimizar las pérdidas del producto, por lo que se asignó el mayor porcenta5etanto a la precisión como a las pérdidas, de -7 cada una. El siguiente criterioque se consideró fue la facilidad con la que el cliente interactuaba con la máquina,por lo que a la interfaz se le dio un porcenta5e de 7. < finalmente, aunque no#ubo un requerimiento específico, se le asignó un +7 tanto a la rapidez con laque dispensa el producto como al ruido generado.

0ara la forma y peso, el cliente especificó que el dispositivo tenía que ser fácilmente transportable para poder ser instalado donde el cliente lo requiriera, por lo cual se le asignó el mayor porcenta5e de 8/7 para la instalación. e igualmanera, al solicitar que fuera fácilmente transportable, se requería que el sistema

0/


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fuera ligero, por lo que el siguiente criterio fue el peso, al cual le fue asignado un-/7, restando así un 7 para el mantenimiento.

(inalmente, para la manufactura, como no #ubo especificación alguna, desde elpunto de vista del dise!ador, la manufactura tiene la mayor relevancia debido aque se busca facilitar el proceso de fabricación, por lo que se le dio el mayor porcenta5e con un 87. 0or otro lado, se buscó generar un equilibrio de costos ymateriales, por lo que se les asignó el mismo porcenta5e a cada uno, es decir del-7.

0ara la evaluación de las rutas fue aplicado el siguiente criterio*

Calificación Criterio+ 'umple con todos los requerimientos de manera óptima4 'umple con todos los requerimientos

1Soluciona el problema pero no cumple con todos los

requerimientos

2 0resenta inconvenientes, pero soluciona el problema9 =o soluciona el problema

>na vez evaluadas las rutas, se decidió que la ruta que me5or soluciona elproblema y los requerimientos es la ruta +.

< E+APA DE DESARROLLO 9EP;


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#ctuadores ySensores

Solución 1 Solución 2 Solución 3

Ni$el ultrasónico óptico %apaciti$o

#cti$ación de&oma

'ptoacoplador Rele$ador (RI#%

)rocesamiento

#limentación

*icrocontrolador+)I%,

*icrocontrolador+#-R,

F).#

#cti$aciónElectro$/l$ul

a

'ptoacoplador Rele$ador (ransistores

*edición decaudal

%audalometro%/lculos

De acuerdo aSN0

)rocesamiento

Dosicador

)I% #-R F).#

Desplie!uede

Inormación

0%D Indicadores 0eds .0%D

)rocesamiento de

Señales

)I% #-RF).#

Objetivo Peso Criterio Ponderación Alternativa+ -

Funcionamiento

.// 0recisión .- 4 4 1Exactitud .- 4 4 1?ida @til . 4 1 +

04


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3angos de(uncionamiento

. 1 4 1

Subtotal +7 81.87 81.87 89.7Instalación .- isponibilidad .- + 4 4

0rogramaciónA

'alibración

.- + + 1

:antenimiento ./ + 4 + Blimentación

Eléctrica.+/ 4 4 4

Subtotal +7 4.//7 2.47 9.1/7Manufactura .+/ :ateriales .- 4 4 4

'ostos .8 + 4 +Cama!o y 0eso .- 4 4 +

Subtotal +7 +8.+7 +-./7 +8.//7Total +7 4./7 14.17 12.97

Tabla # atri! "e Pesos

El funcionamiento de los elementos propuestos para el desarrollo del sistema, esla parte fundamental que solicita el cliente, ya que del óptimo funcionamiento delos componentes dependerán las posibles pérdidas en el sistema, las cuáles serequiere sean mínimasD debido a esto, se le #a asignado un peso del //7.

Bsimismo, es de nuestro interés que estos dispositivos sean de sencillainstalación, esto orientado a que la fabricación de la maquina sea sencilla y noexistan tiempos muertos, por lo que se le asignó un peso del -7 a esta parte.Siendo el +/7 restante, asignado a la parte de la manufactura de los dispositivos,que si bien su fabricación es a5ena al proyecto, es de nuestro interés el saber sus

principales características para decidir la me5or propuesta de solución.entro de la parte del funcionamiento, los principales criterios que tomamos encuenta es la precisión y la exactitud, las cuáles van de la mano, por lo que se lesasignó un peso del -7 dentro de su categoría, debido a que estas cualidades enespecífico serán de gran importancia al querer minimizar las pérdidas en elsistema. Bsimismo se consideró la vida ;til que tiene, para evitar reemplazar constantemente el dispositivo, minimizando así el mantenimiento, asignándole un7D mismo porcenta5e que se asignó a los rangos de funcionamiento, en loscuáles no solo consideramos los parámetros eléctricos de operación, sino factorescomo rangos de traba5o de #umedad, temperatura, etc., que intervendrán en su

óptimo desempe!o.

0or otro lado, en la parte de instalación se consideró la disponibilidad, debido aque este factor involucra los tiempos necesarios para disponer del dispositivo, esdecir, debido a que si el dispositivo está agotado o debe ser importado, entoncesse retrasarían los tiempos de fabricación o en su caso de reemplazo por malfuncionamiento, siendo así, se le asignó un peso del -7. ste porcenta5e es elmismo que se tiene para la programación y calibración que se deben realizar

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sobre los dispositivos antes de ponerlos en operación. 0ara el mantenimiento sedio un peso del /7, ya que dentro de éste se considera la facilidad de reemplazodel dispositivo, o en su defecto sustituirlo por otro con las mismas característicasDquedando así un +/7 para la alimentación eléctrica, la cual si no se considera,podría generar gastos extras para el cliente.

(inalmente para la parte de manufactura, se consideró con mayor importancia loscostos, asignándole un peso del 87 debido a que este factor repercutirá #asta elcliente, siendo posiblemente que para la aplicación no se requiera el componentemás caro que tenga cualidades muy específicas. Bsimismo para los materiales y,el peso y tama!o, se asignó un -7 a cada uno, debido a que son factores aconsiderar dentro del dise!o del sistema, y los requerimientos que éste tenga.

0ara la evaluación de las rutas fue aplicado el siguiente criterio*

Calificación Criterio+ 'umple con todos los requerimientos de manera óptima

4 'umple con todos los requerimientos

1Soluciona el problema pero no cumple con todos los

requerimientos2 0resenta inconvenientes, pero soluciona el problema9 =o soluciona el problema

Tabla $ Criterio "e e%aluación "e las rutas

>na vez evaluadas las rutas, se decidió que la ruta que me5or soluciona elproblema y los requerimientos es la ruta +

ivel

>ltrasónico >F+"+6:"E/"?+

Datos t!cnicos"an#o de detección +/ a + mmFrecuencia del transductor Bprox. 1/ GHzTensión de trabajo + a - ?ccModo de entrada + entrada memorizaciónModo de salida + salida de conmutación pnp parametrizable"etardo de respuesta Bprox. 4ms

Tabla & 'speci(caciones "el sensor ultrasónico )* 12+,12-,'#,.1

>ltrasónico >F+"+16:2/"E/"?+/

Datos t!cnicos"an#o de detección 2 a + mmFrecuencia del transductor Bprox. // GHzTensión de trabajo + a - ?ccModo de entrada + entrada de aprendiza5e

0


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Modo de salida + salida de conmutación pnp parametrizable"etardo de respuesta Bprox. +/msTabla / 'speci(caciones "el sensor ultrasónico )* 1+++,1/-,'#,.1#

>ltrasónico H'S38

Datos t!cnicos"an#o de detección cm a 8 cmFrecuencia del transductor Bprox. 8 HzTensión de trabajo / ?ccModo de entrada + pulso CCC&Modo de salida + se!al que se interpreta con alg;n

programa"etardo de respuesta 1 ciclos de 8 GHzTabla 0 'speci(caciones "el sensor ultrasónico CS+4

En este caso se usará el sensor ultrasónico para H'3S8 las razones son* la

distancia necesaria es del orden de los centímetros, el costo es menor que el delos otros sensores. Estos ;ltimos son para uso industrial y para medir distanciaspeque!as. Bdemás el volta5e de traba5o es accesible. < la precisión del sensor esde -mm lo cual es suficiente para el sistema.

Activación de bomba

Sensor optoacoplador $C3)B'% :I'-

Caracter$sticas

Alto aislamiento 2/ ?%oltaje de salida /?%oltaje de entrada diodo -?Tabla 1+ 'speci(caciones "el sensor TIAC C3+2+

Sensor optoacoplador 0'1+2

Caracter$sticasAlto aislamiento 2/ ?%oltaje de salida /?Corriente directa entrada diodo / mBTabla 11 'speci(caciones "el sensor optoacopla"or PC/1&

Iptoacoplador 8=/

Caracter$sticasAlto aislamiento / ?%oltaje m&'imo de colector(base 2?%oltaje de entrada diodo 2?Tabla 12 'speci(caciones "el sensor optoacopla"or 42#

0?


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El sensor optoacoplador requerido para satisfacer las condiciones de costo, volta5ey corrientes máximos, así como las condiciones ambientales es el optoacoplador :I'-.


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Corriente directa entrada diodo / mBTabla 1# 'speci(caciones "el sensor optoacopla"or PC/1&

Iptoacoplador 8=/

Caracter$sticas

Alto aislamiento / ?%oltaje m&'imo de colector(base 2?%oltaje de entrada diodo 2?Tabla 1$ 'speci(caciones "el sensor optoacopla"or 42#

El sensor optoacoplador requerido para satisfacer las condiciones de costo, volta5ey corrientes máximos, así como las condiciones ambientales es el optoacoplador :I'-.


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Desplie#ue de Información

Ilustración # 5CD mo"elo TC1$+2A,&/

Ilustración $ 5CD mo"elo TC1$+1A,+1T

Ilustración & 5CD custom mo"el

En esta caso se utilizará C'+9+B"+C o alguna de la familia, en realidad noexiste problema en utilizar está o la C'+9B"21 ya que lo ;nico que cambia es elcolor en el que se va a mostrar la información. ebido a esto se buscara la opciónque este en el mercado y a nuestro alcance.

Procesamiento de )eñales

0


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Tabla 1/ 'speci(caciones "el A. AT'-A 32/P

BC:E6B -10

&oJ"poJer ':IS 1"bit microcontroller based on t#e B?3 en#anced 3)S'arc#itecture, K bytes S3B:, +K bytes EE03I:.

BC:E6B-10 es el dispositivo que utilizará para el procesamiento, a pesar deque solo se usarán pocas variables este dispositivo tiene mayor capacidad dememoria en el caso de que se quiera extender la aplicación no #abrá mayor inconveniente, cabe mencionar que se usa com;nmente en proyectos y sistemasautónomos, es un microcontrolador simple, de ba5o consume y ba5o costo.

0or medio de la e5ecución de poderosas instrucciones en un solo ciclo de relo5, eldispositivo alcanza una respuesta de + :)0S, balanceando consumo de energía yvelocidad de proceso.


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Ilustración / 's6uemático 3D isom7trico Ilustración 0 's6uemático 3DInterior

Ilustración 1+ 's6uemático 3D

4/


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Ilustración 11 epresentación "e ca"a parte funcional "el pro"ucto

40

#naquel dónde se

uican los contenedoresy las omas

#naquel que contienelos circuitos y laselectro$/l$ulas

(uer"adesalidaadaptale a

%onten

edorpara

(ecladodeentrada y 0%Dparadesple!ar los

datos


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24/56

? DISE8O DE+ALLADO?30 Sele$$ión e Mate%iales P%!$es!s e Manu>a$tu%a

3ecomendaciones $método tradicional%

Estructura

• 3esistente a la #umedad.• &igera• 3esistente a la corrosión $óxido"reducción al mínimo usando tratamiento

térmico%• 3igidez necesaria para el soporte del llenado de envases

$Bluminio%

'ontenedores

• Craslucidos.• 3esistentes a la corrosión.• uradero.• 3ígidos.• Económicos

0ropuesta* 0olímero

:angueras

• (lexibles• uraderas• Económicas

Ilustración 12 Deformación en e8e 9

46


25/56

Ilustración 13 'sfuer!o e6ui%alente

Del an=lisis se *uee $!n$lui% ue tant! el es>ue%z! $!m! la e>!%ma$ión s!n

m#nim!s *!% l! ue s!n es*%e$ia)les3

?34 Dise@! e F!%mas

Una e las *%ime%as m!i:$a$i!nes ue se %ealiza%!n al m!el! esuem=ti$!>ue el $am)i! e mate%ial e a$e%! a alumini! gal7aniza! *a%a la est%u$tu%ala $a%$asa a!%a es m=s li7iana *a%a t%ans*!%ta% aem=s e ue se %eu(! el$!st! en el mate%ial3

Las )isag%as aem=s e uni%las $!n %ema$es se %e>!%za%!n $!n s!lau%a eesta mane%a las uni!nes se a$en m=s >ue%tes $!n l! $ual aumenta el >a$t!% esegu%ia el element!3

En la ele$t%óni$a se tu7! ue em*lea% un A"R 9A+MEGA64P; m=s e)i! a lainsu:$ien$ia e *ue%t!s aunue este A"R tiene *!$!s *ue%t!s las 7enta(a%ai$a en su >=$il em*le! al *%e$i! el mism! a ue en $!m*a%a$ión $!n!t%!s mi$%!$!nt%!la!%es su *%e$i! es m=s )a(!3

De las ma!%es m!i:$a$i!nes ue se lle7a%!n a $a)! en el *%!e$t! lau)i$a$ión e l!s m!t!%es las *la$as l!s tu)!s e alma$enamient! >ue%!n elas m=s im*!%tantes3 Se tu7! ue u)i$a% l!s tu)!s e alma$enamient! (unt!$!n l!s m!t!%es e mane%a ue se tu7ie%a es*a$i! su:$iente *a%a lasmangue%as ue t%ans*!%ta%#an l!s l#ui!s as# $!m! es*a$i! *a%a l!s $a)les ealimenta$ión tant! e l!s m!t!%es las ele$t%!7=l7ulas3 Di$as m!i:$a$i!nes

4


26/56

se %ealiza%!n en >a7!% e una ó*tima u)i$a$ión e l!s element!s e tal mane%aue la segu%ia e algun! e ell!s se 7ie%a $!m*%!metia3

?36 C=l$ul!s 9me$=ni$!s,ele$t%óni$!s;

Aem=s e las simula$i!nes %ealizaas en S!li!%s ue *e%tene$en ala*a%ta! e 7alia$ión CAD se tienen las siguientes $a%a$te%#sti$as e laest%u$tu%a la $ual est= $!m*uesta e Alumini! 0/1/

Ilustración 14 Propie"a"es "el Aluminio 1+$+

Aem=s se !)tu7ie%!n las siguientes *%!*ieaes me$=ni$as

Ilustración 1# Propie"a"es mecánicas "el ensamble en Soli":or;s

?3< Fa$t!% e Segu%ia

Pa%a el >a$t!% e segu%ia e la est%u$tu%a se em*lea l!s 7al!%es !)teni!s*%e7iamente el $ual se %e:e%e al es>ue%z! *e%misi)le m=Jim! ue >ue ea*%!Jimaamente 4MPa *a%a un *es! e 6/N3 En este $as! el >a$t!% esegu%ia se%= 7alia! usan! "!n Mises es e$i%

4?


27/56

N = Resistenciaa la cedencia

Esfuerzo permisible =

28 Mpa

2 MPa =14

La est%u$tu%a tiene un )uen >a$t!% e segu%ia *!% l! ue es $a*az eaguanta% e mane%a eJ$elente su *%!*i! *es! as# $!m! el e l!s l#ui!s3

?3? Dise@! R!)ust!

Del ise@! ue se a)#a %ealiza! en S!li!%s se m!i:$ó e)i! a l!*%e7iamente esta)le$i! *!% l! ue se %e$!nst%u! el m!el! !%iginal a un!nue7! in$lus! $!n l!s mate%iales ue se %eui%ie%!n

Ilustración 1$ .ista e


28/56

Ilustración 1& .ista e


29/56


30/56


31/56

Ilustración 22 PC* "e etapa "e potencia>

136 M!ela! el *%!e$t!13630 Re e PE+RI

B continuación se muestra el modelado de nuestro proceso que se realizómediante 3edes de 0etri, en el que se simulas las acciones realizadas durante el

proceso que incluye desde que el usuario solicita la cantidad y tipo de líquidodeseado, pasando por el proceso de atención al cliente

Pla*a InterpretaciónP+ Ceclado :atricialP, epósitos de &íquidoP- Fomba dispensadoraP. 'onductos HidráulicosP/ ElectroválvulasP0 &'

P1 :icroprocesador Tabla 10 Interpretación "e los s?mbolos "e la e" "e Petri

Transición Interpretación

6/


32/56

P<

+< +6

P0

P4

P6P?

P1P- +0

+4

+?

T+ 'omienza la lectura dedatos

T, 'omienza la bomba asuministrar el líquido

T- 'onducción de &íquido

T. Bpertura de laselectroválvulas

T/ espliegue de Estado en&'

Tabla 2+ Interpretación "e los s?mbolos "e la e" "e Petri

Ilustración 23 e" "e P'TI

'omo se muestra en el diagrama de la 3ed de 0etri, el ciclo que se llevaría a cabopara el dispensado de líquidos sería primero que el usuario introdu5era la cantidadde litros que desea así como el tipo de líquido, esto mediante el teclado matricialque tendrá nuestro prototipo, dic#a información pasaría directamente al

microprocesador que será quien active y desactive las bombas y laselectroválvulas para despac#ar el líquido solicitadoD así en todo momento lainformación referente al proceso que se esté e5ecutando se mostrará desplegadomediante la &' para el usuario, registrándose los valores despac#ados en elmicroprocesador.

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B continuación se muestra la simulación realizada en el softJare '0= Cools con elcuál se valida el proceso que se realizó anteriormente mediante 3ed de 0etri.

Ilustración 24 e" "e P'TI Simula"o en CP Tools

Se muestra en la simulación como van pasando las variables creadas de tipolíquido, siendo los n;meros representantes de la cantidad de litros solicitados olitros despac#ados $dependiendo de la plaza en la que se encuentren%.

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13634 M!ela! el *%!g%ama e $!nt%!l

B continuación se muestra el programa de controlrealizado para la operación del sistema, este modeladodel programa se implementará en el microprocesador principalmente para e5ecutar la manipulación de loselementos necesarios para su buen funcionamiento.

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Ilustración 2# o"ela"o "el programa "e Control

- PLANES 5 DOCUMEN+ACI2N

-30 Plan e Ensam)le el Sistema Me$at%óni$!-3030 Lista e mate%iales. $!m*!nentes

0rincipalmente utilizaremos ángulos de Bluminio para formar el esqueleto de laestructura que soportará el prototipo, siendo las siguientes algunas característicasde éstos.

Nngulos lados iguales*Se mane5an en medidas desde -A1O #asta 8O de anc#o, y con espesores que van

desde +A+9O #asta +A8O. Bleación y temple estándar* 99-"C/.

6


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L! *%ime%! ue se %ealizó >ue la s!lau%a e l!s =ngul!s el alma$&n se$!nst%ue l! ue es el esuelet! e la )ase *!ste%i!%mente se s!l=n (unt!$!n l!s =ngul!s e la altu%a *a%a >!%ma% el esuelet! $!m*let!3 M=s ta%e se%ema$an las l=minas e alumini! e las )ases lueg! se %ema$an las l=minase las 7istas late%ales es*u&s se une la l=mina e la 7ista *!ste%i!%3

Ilustración 2& 'nsamble "e la estructura

-3036 Diag%amas e ensam)le $!n sus %es*e$ti7!s ini$a!%es

61


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Ilustración 2/ Plano "el ensamble con sus respecti%as %istas

Ilustración 20 'nsamble= %ista frontal

6-


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Ilustración 3+ 'nsamble= %ista lateral

Ilustración 31 'nsamble= %ista superior

6


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-34 Plan e Manu>a$tu%a-3430 Dete%mina% $al$ula% l!s *a%=met%!s e manu>a$tu%a e l!s

element!s

C+ C, C- C. C/ C0Componente escripción =;mero deveces que

laoperación

esefectuada

Ciempo demonta5e einserciónpor pieza

Ciempo deoperación$'-P'8%

Estimadodel n;meromínimo de

partes

+ 'orte deángulo

+ +min +min +

, 'orte delámina

9 min +min 9

- Farrenadode ángulo y

lámina

89 +min 89min 89

. 'ordón deSoldadura

para launión deángulos.

+9 min -min

/ 0intado deángulo

+ -min -9min "

0 'orteespecial de

lámina

9 min +min 9

1 3emac#ado 89 -min +-1min 89Tabla 21 DA

&os procesos propuestos en el cuadro anterior son para la construcción delesqueleto que soportará el prototipo debido a que de todo el desarrollo del mismoes la ;nica parte que necesita procesos de manufactura para armarla, ya queposteriormente solamente se fi5arán, por e5emplo, las tar5etas electrónicas dentrode la base, así como los depósitos, las bombas y las electroválvulas.

6


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-3434 De:ni% *!% is*!siti7! e >!%ma gene%al l!s *%!$es!s mauina%iain7!lu$%aa *a%a la manu>a$tu%a el sistema me$t%óni$!

03I'ESIS E :B=>(B'C>3B

P"OC2)O MAT2"IA3 M456IA) 72""AMI2TA)6I8 D2

232M2TO) CO"2MAC72) 9:O

TO"I33O)

3E:B'HESCI3=)&&IS 3E:B'HBI3B

CB&B3I

F3I'BSESCI3=)&&BI3

PITADO 0)=C>3B):0E3:EBF&E

C)=HE3

"" F3I'HB

DO;3ADO &N:)=BS E B&>:)=)I

IF&BI3B 0)=QBS6>B=CES

FICBS6B(BS

CO"TADO &N:)=BS E B&>:)=)I N=6>&IS

'I3CBI3BES:E3)&BI3B

0)=QBS6>B=CES

FICBS

6B(BS

;A""2ADO &N:)=BS E B&>:)=)I

CB&B3I F3I'BS

)O3DADO E&E'C3II

'BF&ES 'B):N=

'B):N=

0&B=CBSI&BI3B

ER>)0I E03ICE'')=

6B(BS

Tabla 22 Procesos "e manufactura emplea"os


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-36 Plan e Re>a$$i!namient!

PRO5EC+O

)nstrucción de traba5o visual

:B=CE=):)E=CI")S0E=SBI3 E

&TR>)IS

Fe$a e emisión /-.04.4/0?

>0))CBEquipo ispens

ador

Cipo de mantenimiento 0reventivo

ispensador delíquidos

+ &impieza general :angueras - Electroválvulas

(recuencia de mtto"mensual



Equipo a revisar &impieza en general$estructura, cables, bombas,electroválvulas, contenedores%

'#ecar que no estén rotas$sin fugas%

3evisar que conmutende forma correcta y sinfugas

8 Fombas /Sensores ultrasónicos

9Estructura mecánica

2'#equeo de cables


(recuencia de mtto"bimestral (recuencia de mtto"semestral (recuencia de mtto"bimestral

?erificar presióncorrecta de suministroy de salida

&impiar área de sensado ycomprobar que esté bienposicionado

'#ecar uniones soldadas,remac#es y estabilidadgeneral

?erificar la conductividadentre las conexiones y elrecubrimiento de loscables.

)nsumos Equipo de protecciónElaboró

BprobóEstopa o trapos


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PRO5EC+O

)nstrucción de traba5ovisual

:B=CE=):)E=CI")S0E=SBI3 E

&TR>)IS

Fe$a e /-.04.4/

>0))CB

Equipo ispensador

Cipo demantenimiento0reventivo

1 'ontenedores 4 'ircuitos(recuencia del mtto.mensual

(recuencia de mtto.bimestral

'#ecar que no #ayanfiltraciones y que seencuentren en posiciónadecuada

?erificar tensiones dealimentación de lastar5etas, así comoverificación delmicrocontrolador.

)nsumos Equipo de protección Herramienta autilizar

Elaboró BprobóEstopa o trapos Fata de laboratorio Froc#a

Fotas de seguridad

6afas

Equipo detraba5o

:. E= E. Elizabet# 3ivas6uantes

Tabla 23 Plan "e refaccionamiento= mantenimiento pre%enti%o


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3ista de "efacciones del Dispensador de 3$


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P"O;32MA P"OC2)O D2 )O36CI8

A%2"=A D2 6A 232CT"O%43%63A

+. etener la máquina del proceso actual y cortar alimentaciónde la misma.

. ?aciar el depósito del líquido a reparar, así como losconductos #idráulicos.

-. esconectar la electroválvula del 0'F y desmontarla de la

estructura.8. 'olocar la nueva electroválvula en la estructura y conectarla a

0'F./. 'onectar los conductos #idráulicos a la electroválvula y al

depósito nuevamente.

A%2"=A D2 6 )2)O" 63T"A)8ICO


. esconectar el sensor averiado del 0'F y desmontarlo de suposición de traba5o.

-. 'onectar el nuevo sensor al circuito del 0'F.8. (i5arlo en su posición de operación.

A%2"IA D23 MIC"OCOT"O3ADO"


. esconectar el 0'F y retirarlo de la estructura.

-. 0roceder a retirar el microcontrolador del 0'F $acoplado conun zócalo para estos casos% y colocar el reemplazo.

8. (i5ar nuevamente el 0'F a la estructura y proceder aconectarlo.

A%2"=A D2 3A PATA33A 3CD


. esconectar la &' del 0'F para posteriormente retirarla dela estructura.

-. 'onectar la nueva &' de acuerdo a los diagramaselectrónicos para su correcta conexión pin a pin.

8. (i5ar la nueva &' en la estructura y volver a alimentar elsistema completo.

Tabla 2# Plan "e mantenimiento correcti%o

-3< e%%amientas *a%a la aminist%a$ión el *%!$es!-3


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Dis*ensa!% e

l#ui!sEui*! <

Est%u$tu%a

Guill&n

CIasis

Guill&n

Anauel

Claui!

Base

C%uz

P%!g%ama$ión

O)is*!

Alg!%itm!s

O)is*!

P%ue)as

Bautista

C!neJi!nesIi%ali$as

C%uz

Ele$t%óni$a

Claui!

Dise@!

C%uz

PCBs

Bautista

Dise@!

C%uz

C!nst%u$$inBauti

:ediante la técnica de la :atriz de 3esponsabilidades, y tomando como base laestructura de división de tareas, se designó al responsable de cada área dondetambién existen algunos responsables de apoyo que debido a su responsabilidadprincipal, intervienen directa o indirectamente en las tareas se!aladas.

-3


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Tabla 2$ atri! "e responsabili"a"es

-3


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Ilustración 33 Cronograma "e acti%i"a"es 2

Ilustración 34 Cronograma "e acti%i"a"es 3


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-3


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Ilustración 3/ Diagrama "e P'T,uta Cr?tica 4

PRESEN+ACI2N COMO PRODUC+O30 An=lisis e C!st!s3030 O)tene% el *%e$i! unita%i! e $aa sistema me$at%óni$!

Di7isión Mate%ial P%e$i!unita%i!

Cantia P%e$i! +!tal

Est%u$tu%a L=minas ?-13// 0 ?-13//Ángul!s 4//3// 0 4//3//Bisag%a 4/3// < /3//

S!lau%a 4//3//3//

0 4//3//

Rema$es 4/3// 0 4/3//Ele$t%óni$a Ele$t%!7=l7

ulas0-/3// < 1/3//

M!t!% 0113?/ < 1113//A+MEGA

64P00?3// 4 46/3//

LCD 4//3// 0 4//3// +e$la!


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Plastilinae*óJi$a

4434? 4


52/56

!)ten%=n 398669666 en ganan$ias $!n l! ue se *uee 7!l7e% a $!m*%a%mate%ial *a%a !t%! l!te e ?// uniaes sigue a)ien! ganan$ias e86696667

CONCLUSIONES30 C!n$lusi!nes 9ini7iuales eui*!;

;autista >óme* 6lises

3ealizar un proyecto, lleva su tiempo, es importante respetar los tiempos que setienen planeados en el cronograma, así como tomar en cuenta los peores tiempospara no atrasar las actividades #e a#í la importancia de la ruta crítica paraoptimizar el tiempo.

>no de los problemas en el proyecto fue la ubicación de los motores y los tubos enel almacén por lo que se tuvo que modificar del dise!o esquemático que se tenía.Itro asunto importante que se tuvo que solucionar fue el costo de los materiales,se cambió el uso de acero por aluminio galvanizado muc#o más barato y ligero,además de que sus propiedades lo #acen apto para soportar las corrosiones por los líquidos y las condiciones del ambiente. Bdemás de que tomó más tiempo el

ensamble de las bombas #idráulicas con los tubos de 0?' ya que al momento derealizar pruebas con agua se tenían peque!as goteras en las uniones, las cualesse repararon y se volvió a realizar las pruebas pertinentes.

>n asunto complicado es el precio al que se venderá el producto debido a que nose tiene experiencia con estos productos, aunque un punto clave para saber elprecio 5usto dependerá del período de recuperación de la inversión por lo quepuede ser una buena referencia para comenzar con el precio.

Claudio >óme* Mi#uel 4n#el

'omo resultado de la investigación, desarrollo e implementación de este proyectose considera que se desenvolvieron de una manera positiva el traba5o en equipo,exploración del campo desarrollado, aplicaciones de conocimiento adquiridopreviamente $electrónica, programación, manufactura%, así como laimplementación de nuevos métodos para elegir los elementos necesarios quepuedan aportar algunas me5oras, también se pudo detectar algunasconsideraciones que no se tenían planteadas.

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e esta manera se puede desarrollar un proyecto que se tenga pensado #acer,siempre tomando en cuenta las necesidades del cliente. 0or otro lado semenciona que el costo unitario del proyecto si es un poco elevado, sin embargo laaplicación que tiene podría ser de gran ayuda para peque!as y medianasempresas.

Se tuvieron algunos problemas debido a los a5ustes que se fueron #aciendo al ir avanzando el proyecto, como el cableado, que los contenedores quedaransellados, la programación tenia detalles que no se consideraban y #abía quetomar en cuenta para el correcto funcionamiento, es debido a esto que se puedeconcluir que uno de los principales factores para desarrollar una prototipo essatisfacer las necesidades del cliente y en base a eso buscar con la metodologíaaprendida las características que #arían del proyecto la opción más viable.

Cru* P!re* %$ctor Antonio

0ara facilitar el desarrollo de un proyecto, en este caso un proyecto mecatrónico,es de suma importancia tomar en cuenta las etapas necesarias para llevarlo acabo, esto incluye desde su planeación #asta su realización, así como de las#erramientas previamente estudiadas que nos permitirán el correcto análisis de lasdiferentes opciones a elegir.

Es importante resaltar que durante la planeación del mismo, se idealizó elproyecto, es decir, se caracterizó con los materiales idóneos para suimplementación, sin embargo, para llevarlo a cabo se tuvieron algunasmodificaciones debidas principalmente a evitar gastos mayores. Bl inicio deldesarrollo del proyecto se propuso realizar los contenedores a base de botellas de

refresco, sin embargo, al analizar su inestabilidad, se decidió manufacturarlos por nuestra cuenta con 0?' debido a la rentabilidad que nos otorgaba y facilidad paradesarrollarlos.

En general el funcionamiento se desarrolla en comunicación con el usuariomediante un display &' y un teclado matricial, apareciendo las opciones a elegir en el display e indicando al usuario el status del proceso, de esta manerafacilitamos la buena comunicación con el usuario y su fácil operación para poder enfocarla al p;blico en general.

>uill!n )ol$s @os! AlejandroEste proyecto abarca distintas áreas, la unión de los mismos y la funcionalidadindividual de cada sección presentan un grado de especificación y planeación biendefinida. El primer paso fue examinar la problemática presentada y se propusierondistintas alternativas para resolverla. B través de un proceso de análisis se optópor la opción más viable que se refería a la fabricación de la estructura y lamedición del nivel de los líquidos, así como la parte del procesamiento. >na vez

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#ec#o esto se detalló la propuesta especificando los materiales a usar así comolos sensores y actuadores, sin embargo estos cambiarían en el futuro debido alpresupuesto del proyecto y accesibilidad de los componentes.

&a validación fue facilitada por el uso de softJare y finalmente se comenzó con laconstrucción del proyecto. Se traba5ó paralelamente en lo posible para tener unavance uniforme así como para realizar pruebas iniciales. Bl término de laimplementación el proyecto cumplía con la mayoría de las especificacionesdeterminadas desde la planeación con excepción de los peque!os cambios que se#icieron durante la implementación, como el material de la lámina y el uso de dosprocesadores por el requerimiento de puertos.

Se puede decir que es necesario tener en cuenta la mayor cantidad de factoresposibles durante el dise!o y la planeación para que el resultado final se cumpla entiempo y cumpla con las especificaciones requeridas.

Obispo >óme* 2mmanuel

espués de #aber desarrollado el dispensador de líquidos, se llegó a diversasconclusiones y aprendiza5es. En primer lugar, se aprendió que para desarrollar cualquier proyecto o producto se tiene que partir de un ob5etivo, con base en elcual se #ace una lista de requerimientos y especificaciones para así poder acotar el producto acorde con las necesidades solicitadas. 0or otra parte, se vio que laimplementación resulta ser muc#o más fácil y ordenada si se van realizando todoslos pasos del dise!o mecatrónico, la selección de materiales y validaciones, puesnos permite aterrizar la teoría en la práctica y así comprobar experimentalmente el

dise!o. Sin embargo, se vio que siempre #abrá ligeras variaciones de lo teóricocon la práctica, esto debido a diferencias con los materiales, a los costos defabricación, problemas con tolerancias, etc.

&os resultados que se obtuvieron fueron francamente satisfactorios, pues serespetaron todas las especificaciones y el producto final corresponde con el dise!ooriginal, respetando los materiales seleccionados, los procesos de manufactura,precisión, y demás requerimientos.

(inalmente, se observaron algunos puntos de me5ora. >no de ellos es el cambio acontenedores con mayor capacidad para tener mayor autonomíaD sin embargo,

esto conlleva un mayor costo y mayor espacio, por lo que para fines de esteproyecto no es requerido. e igual manera, una me5ora en la estética del productopodría ayudar a tener un mayor impacto visual y por lo tanto atraer más clientes.

256IPO

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&a idea de desarrollar un dispensador de líquidos surgió porque nos percatamosde que las personas que se dedican a vender líquidos para limpieza no tienenimplementado un sistema con la capacidad de entregar la cantidad que estánvendiendo, por lo anterior debe #acerse de forma manual. Bl desarrollar esteproyecto nos pudimos dar cuenta que lo más importante satisfacer a nuestro

cliente, por lo que se tiene que ser muy cuidadoso con las especificaciones con lasque se va a desarrollar e implementar.

En la transición del dise!o a la implementación es dónde se presentan máscomplicaciones pues #ay una diferencia entre lo teórico y la práctica así como el#ec#o de que no se cuentan con condiciones ideales. >no de los mayoresproblemas fue el traba5ar con líquidos pues estos presentan un peligro al traba5ar con electricidad y se debe asegurar que no #aya filtraciones. urante el procesocompleto del proyecto debe tomarse en cuenta que se #arán m;ltiples a5ustespara lograr el ob5etivo, tener cierta flexibilidad en el dise!o o varias opcionescontempladas podrían #aber facilitado el desarrollo del dispensador.

Surgieron ideas y propuestas, las cuales en nuestro caso no fueronimplementadas en su totalidad debido principalmente a los costos que genera, sinembargo, al proyectar la producción en cadena del sistema y pensar en adquirir productos con proveedores directamente, los costos ba5arían volviéndoserentables para nuestro proyecto.

Se observaron algunos puntos de me5ora. >no de ellos es el cambio acontenedores con mayor capacidad para tener mayor autonomía y así tener unmayor rango de gananciasD sin embargo, esto conlleva un mayor costo y mayor espacio, por lo que se tiene que analizar el tipo de clientela al que está destinado y

el consumo esperado para optimizar costos. e igual manera, una me5ora en laestética del producto podría ayudar a tener un mayor impacto visual y por lo tantoatraer más clientes.

34 Re>e%en$ias

T0

M3 e3 I3 F3 D3 3 C3 R!%#guez V!lim*ia3$uautitlan43unamW 4//-3 TEn l#nea3

A7aila)lett*..!lim*ia3$uautitlan43unam3mJ.*aginaXingenie%ia.me$ani$a.mat.matXme$.m0.ta)lasK4/K4/g%a:$as3*>3 TYltim! a$$es! 04 04 4/0?3

T4

Vingeme$ani$aW TEn l#nea3 A7aila)lett*..ingeme$ani$a3$!m.tut!%ialsemanal.tut!%ialn00/3tmlZse$$i!n


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[4] Peña Javier, Selección de materiales en el proceso de diseño,CPG ediciones, 2010

[5] F. Ebel, Sensores para la ténica de procesos y manipulación, Esslingen 1, 1993

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