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BIBLIOTECA EDUARDO COTE LAMUS

RESUMEN TESIS DE GRADO

AUTOR (ES):

NOMBRE (S): SHIRLEY JOHANAAPELLIDOS: ZAMBRANO ORTIZ

NOMBRE (S): DIEGO MAURICIOAPELLIDOS: CONTRERAS BUITRAGO

FACULTAD: INGENIERIA

PLAN DE ESTUDIOS: INGENIERIA ELECTRONICA

DIRECTOR:

NOMBRE (S): FRANCISCO ERNESTOAPELLIDOS: MORENO GARCIA

TITULO DE LA TESIS: DESARROLLO DE UN SISTEMA PARA AUTOMATIZAR UNA DOSIFICADORA DE PRECONCRETO EN LA EMPRESA R.C PREFABRICADOS Y CONSTRUCCIONES S.A.S, UBICADA EN BOCONO, NORTE DE SANTANDER

RESUMEN:

CARACTERSTICAS:

PAGINAS: 204____PLANOS: ILUSTRACIONES: CD-ROM: 1

DESARROLLO DE UN SISTEMA PARA AUTOMATIZAR UNA DOSIFICADORA DE PRECONCRETO EN LA EMPRESA R.C PREFABRICADOS Y CONSTRUCCIONES S.A.S, UBICADA EN BOCONO, NORTE DE SANTANDERSHIRLEY JOHANA ZAMBRANO ORTIZ

DIEGO MAURICIO CONTRERAS BUITRAGOUNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA

PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA ELECTRONICA

SAN JOSE DE CUCUTA

2014

DESARROLLO DE UN SISTEMA PARA AUTOMATIZAR UNA DOSIFICADORA DE PRECONCRETO EN LA EMPRESA R.C PREFABRICADOS Y CONSTRUCCIONES S.A.S, UBICADA EN BOCONO, NORTE DE SANTANDERSHIRLEY JOHANA ZAMBRANO ORTIZ

DIEGO MAURICIO CONTRERAS BUITRAGOTrabajo de grado presentado como requisito para optar al ttulo de:

Ingeniero ElectromecnicoDirector:FRANCISCO ERNESTO MORENO GARCIA

PhD. Ing. MecnicaUNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA

PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA ELECTROMECANICA

SAN JOSE DE CUCUTA

2014

DEDICATORIAA Dios por darnos nuestras vidas, sabidura y la fuerza para alcanzar sta meta.A mi madre Nubia Mara Buitrago Cantor, por todo el amor y apoyo incondicional a la hora de cumplir las metas trazadas. Sus consejos, ejemplo y ayuda desinteresada contribuyeron enormemente en mi formacin como persona.Diego Mauricio Contreras BuitragoDEDICATORIA

A Dios por darnos nuestras vidas, sabidura y la fuerza para alcanzar sta meta.A mis padres Paulino Zambrano Quintero y Marina Ortiz Milln, por todo el amor y apoyo incondicional a la hora de cumplir las metas trazadas. Sus consejos, ejemplo y ayuda desinteresada contribuyeron enormemente en mi formacin como persona.Shirley Johann Zambrano Ortiz

AGRADECIMIENTOSLos autores expresan sus agradecimientos a:PhD. Ingeniero y director de tesis Francisco Ernesto Moreno Garca. Excelente formador profesional. Muchas gracias por su confianza y apoyo incondicional en la consecucin de los objetivos trazados.R.C Prefabricados y Construcciones S.A.S, por su disponibilidad y apoyo en cada etapa de este trabajo. Y por prestar el lugar para hacer las prcticas en la adquisicin de experiencias.Fernando Contreras Atuesta, por sus consejos y conocimientos en el momento de cumplir con los objetivos planteados para este proyecto y por su apoyo incondicional en la formacin acadmica y su ayuda en momentos difciles. Gracias por su entrega y disponibilidad.Karla Cecilia Puerto Lpez y John Jairo Castro, por toda su colaboracin, disponibilidad, paciencia, correcciones y consejos en momentos necesarios.A Todos los integrantes de la empresa RC Prefabricados y Construcciones S.A.S, especialmente a los ingenieros con quienes tuve la fortuna de formarme profesionalmente, gracias por compartir su conocimiento y experiencia con nosotros, se puede decir que representamos un conjunto, conformado por elementos basados en conocimientos que pudimos extraer de cada uno de ustedes.CONTENIDO

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INTRODUCCIN251. PROBLEMA261.1 Titulo261.2 Planteamiento del Problema261.3 Formulacin del Problema271.4 Justificacin271.4.1 Beneficios cientficos271.4.2 Beneficios institucionales281.4.3 Beneficios empresariales281.5 Objetivos281.5.1 Objetivo general281.5.2 Objetivos especficos281.6 Delimitaciones del Sistema de Control Propuesto291.6.1 Delimitacin geogrfica291.6.2 Delimitacin temporal301.6.3 Delimitacin conceptual302. MARCO REFERENCIAL312.1 Antecedentes312.2 Marco Contextual342.3 Marco Terico342.3.1 El concreto342.3.2 Tipos de concreto352.3.2.1 Agregados392.3.2.2 Pasta402.3.2.3 Patologias del concreto412.3.3 Propiedades del concreto422.3.4 Manejo del concreto premezclado432.3.4.1 Bombeo432.3.5 Elaboracin del concreto442.3.6 Concreto premezclado452.3.6.1 Concreto parcialmente mezclado452.3.6.2 Concreto mezclado en el camin452.3.6.3 Concreto mezclado en central462.3.7 Dosificacin472.3.7.1 Mezclado estacionario, planta dosificadora y mezcladora472.3.7.2 Mezcladora de dosificacin mvil492.3.8 Piramide CIM (Computer Integrated Manufacturing)492.3.9 Software de diseo de circuitos impresos522.3.10 Amplificadores562.3.11 Celda de carga602.3.11.1 Calibracin de la celda de carga.612.4 Marco Legal633. DISEO METODOLGICO673.1 Tipo de Investigacin673.2 Poblacin y Muestra673.2.1 Poblacin673.2.2 Muestra673.3 Instrumentos para la Recoleccin de Informacin683.4 Seleccin de los Equipos de Automatizacin683.4.1 Mtodo de seleccin.683.5 Seleccin del Controlador Lgico Programable693.6 Seleccin de la pantalla HMI773.7 Seleccin del Protocolo de Comunicacin833.8 Seleccin de la Celda de Carga844. DISEO Y CONSTRUCCIN874.1 Lnea de Dosificacin en Autocad884.2 Diseo Preliminar del Proceso904.3 Diseo Final del Proceso914.4 Descripcin del Proceso Automtico954.5 Descripcin del Proceso Semimanual964.6 Sistema de Calibracin de celdas de Carga974.6.1 Descripcin matemtica del proceso de calibrado de celdas de carga984.7 Amplificador Sumador de Salidas para las Celdas de Carga1004.8 Accionadores de salidas del PLC1065. PROGRAMACION CON SOFTWARE1085.1 Software de Programacin y Diseo1085.2 Programacin del PLC con Twido Suite1095.2.1 Primera programacin1095.2.2 Programacin final1175.3 Programacin de la HMI con el software Vijeo Designer1295.3.1 Primera programacin1305.3.2 Segunda programacin1585.4 Establecimiento de la red modbus entre la pantalla HMI y el PLC.1735.5 Configuracin de la comunicacin con la impresora por medio de RS-232/USB1795.6 Desarrollo y Construccin del Modelo de Presentacin1805.7 Resultados Experimentales1875.8 Resultados Experimentales Calibracin1926. CONCLUSIONES1987. RECOMENDACIONES200BIBLIOGRAFIA 201LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Concreto convencional35Figura 2. Concreto armado39Figura 3. Concreto con aditivos41Figura 4. Revolvedora44Figura 5. Camiones mezcladores45Figura 6. Concreto premezclado46Figura 7. Concreto mezclado en central47Figura 8. Planta dosificadora48Figura 9. Mezcladora mvil49Figura 10. Pirmide CIM51Figura 11. Software Proteus53Figura 12. Isis Professional55Figura 13. Introducciones Isis profesional55Figura 14. Ares proteus56Figura 15. Amplificador de instrumentacin57Figura 16. Amplificador INA126U58Figura 17. Amplificador sumador59Figura 18. Amplificadores LM32460Figura 19. PLC Siemens SIMATIC S7-30071Figura 20. PLC OMRON CP1L-L20DRA72Figura 21. PLC TWIDO TWDLMDA20DTK73Figura 22. Diagrama cableado75Figura 23. Cable de programacin.76Figura 24. Modulo entradas analgicas77Figura 25. OMRON NB5Q-TW00B79Figura 26. Magelis HMI HMISTUG5580Figura 27. Contenido de la HMI82Figura 28. Conectores del mdulo posterior83Figura 29. Celda de carga escogida85Figura 30 Diagrama de conexionado celda de carga86Figura 31. Caractersticas celda de carga86Figura 32. Diagrama de tubera e instrumentacin del proceso87Figura 33. Diseo de tolvas y banda transportadora88Figura 34. Diseo de posicin actuadores y celdas de carga en las tolvas89Figura 35. Diagrama de flujo del proceso91Figura 36. Diagrama de flujo diseo final del proceso automtico92Figura 37. Diagrama de flujo diseo final del proceso semimanual94Figura 38. Sistema de calibracin de carga97Figura 39. Curvas errneas y corregidas en la medida de la celda de carga99Figura 40. Celda de carga en la estructura101Figura 41. Balanza para pesaje101Figura 42. Curva caracterstica de trabajo de la celda de carga.102Figura 43. Circuito amplificador sumador.104Figura 44. PCB del circuito amplificador sumador105Figura 45. Circuito impreso en baquela105Figura 46. Amplificadores superficiales106Figura 47. Circuito de relevos para las salidas del PLC107Figura 48. Programa Twido Suite108Figura 49. Programas110Figura 50. Lectura tolva de arena110Figura 51. Lectura tolva de triturado111Figura 52. Lectura del caudalimetro111Figura 53. Trabajo manual111Figura 54. Inicio del sistema, encendido de la banda111Figura 55. Apertura de la tolva de arena112Figura 56. Apagado solenoide apertura de la tolva de arena112Figura 57. Cierre de la tolva de arena112Figura 58. Apagado de solenoide de cierre de la tolva de arena113Figura 59. Apertura de la tolva de grava113Figura 60. Apagado del solenoide de apertura tolva de grava113Figura 61. Cierre de la tolva de grava114Figura 62. Apagado del solenoide de cierre de la tolva de grava114Figura 63. Encendido de la motobomba114Figura 64. Apagado de la motobomba115Figura 65. Encendido vibrador tolva de arena115Figura 66. Encendido vibrador grava115Figura 67. Retardo de apagado del sistema116Figura 68. Bit de apagado del sistema116Figura 69. Programa final117Figura 70. Lectura tolva de arena118Figura 71. Lectura tolva de triturado118Figura 72. Lectura pulsos del caudalimetro119Figura 73. Escritura pulsos del caudalimetro en PLC119Figura 74. Inicio del sistema119Figura 75. Encendido de la banda120Figura 76. Apertura de la tolva de arena120Figura 77. Apertura de la tolva de triturado121Figura 78. Encendido de la bomba121Figura 79. Retardo del apagado122Figura 80. Apagado del sistema122Figura 81. Retardo de encendido123Figura 82. Inicio semimanual123Figura 83. Encendido banda manual124Figura 84. Apertura tolva de arena manual124Figura 85. Apertura tolva de triturado manual124Figura 86. Encendido bomba porcentaje inicial de agua124Figura 87. Encendido bomba porcentaje final de agua125Figura 88. Salida bomba de agua125Figura 89. Salida banda transportadora125Figura 90. Salida tolva de arena126Figura 91. Salida tolva de triturado126Figura 92. Salida vibrador de arena126Figura 93. Salida vibrador triturado126Figura 94. Bit de inicio manual127Figura 95. Apagado del sistema manual127Figura 96. Reinicio manual127Figura 97. Inicio sistema manual completo128Figura 98. Tolva de arena128Figura 99. Tolva de triturado128Figura 100. Motobomba128Figura 101. Banda129Figura 102. Software Vijeo designer129Figura 103. Panel de bienvenida131Figura 104. Botn siguiente132Figura 105. Panel de ingreso al proceso132Figura 106. Configuracin botn ingresar133Figura 107. Configuracin de usuario y contrasea134Figura 108. Agregando usuario y su respectiva contrasea134Figura 109. Panel inicio de sistema con seguridad135Figura 110. Ventana emergente para ingresar al sistema de control135Figura 111. Configuracin del interruptor cambiar contrasea136Figura 112. Programacin del interruptor configuraciones137Figura 113. Configuracin del interruptor siguiente138Figura 114. Panel de formulas139Figura 115. Configuracin del interruptor139Figura 116. Frmula uno140Figura 117. Configuracin del visualizador numrico140Figura 118. Formula dos141Figura 119. Formula tres141Figura 120. Configuracin del interruptor mltiplo142Figura 121. Formula cuatro143Figura 122. Configuracin del interruptor atrs143Figura 123. Formula cinco144Figura 124. Formula seis144Figura 125. Calibracin de arena144Figura 126. Calibracin de triturado145Figura 127. Panel principal145Figura 128. Funcionalidad de las tolvas146Figura 129. Cambio de contrasea146Figura 130. Configuracin del sistema147Figura 131. Registro de errores147Figura 132. Administrador de usuarios147Figura 133. Configuraciones148Figura 134. Variables utilizadas en Vijeo Designer148Figura 135. Continuacin de variables149Figura 136. Continuacin de las variables149Figura 137. Continuacin de variables150Figura 138. Continuacin de variables utilizadas en el control150Figura 139. Continuacin de las variables151Figura 140. Continuacin de variables de control151Figura 141. Registrando datos152Figura 142. Variables en el grupo de registro152Figura 143. Continuacin de variables en el grupo de registro153Figura 144. Scripts153Figura 145. Correccin en el panel de la frmula uno158Figura 146. Correccin en el panel de la formula dos159Figura 147. Correccin en el panel de la frmula tres159Figura 148. Correccin en el panel de la frmula cuatro159Figura 149. Correccin en el panel de la frmula cinco160Figura 150. Correccin en el panel de la frmula seis160Figura 151. Correccin en el panel calibracin de arena160Figura 152. Correccin en el panel calibracin de triturado161Figura 153. Correccin en el panel principal161Figura 154. Correccin en el panel de tolvas161Figura 155. Panel de imprimir formulario162Figura 156. Configuracin interruptor imprimir162Figura 157. Formulario para imprimir163Figura 158. Variables163Figura 159. Continuacin de variables164Figura 160. Continuacin de variables164Figura 161. Continuacin de variables165Figura 162. Continuacin de variables165Figura 163. Continuacin de variables166Figura 164. Continuacin de variables166Figura 165. Diferentes scripts167Figura 166. Continuacin de scripts167Figura 167. Modo de descripcin del Twido Suite173Figura 168. Configuracin del maestro MODBUS174Figura 169. Configuracin del esclavo MODBUS.174Figura 170. Configuracin de la red MODBUS175Figura 171. Lectura de una variable vinculada con la pantalla HMI175Figura 172. Configuracin de la red MODBUS pantalla HMI176Figura 173. Configuracin de los parmetros de la red MODBUS pantalla HMI176Figura 174. Variables pantalla HMI177Figura 175. Relacin de variables de la pantalla HMI con registros del PLC.177Figura 176. Identificacin de pines para cable MINIDIN/RJ45178Figura 177. Configuracin de la red RS-232179Figura 178. Cable conversar de RS-232 a USB179Figura 179. Primeras pruebas de la comunicacin PLC HMI.180Figura 180. Construccin modelo de presentacin181Figura 181. Construccin modelo de presentacin.181Figura 182. Construccin modelo de presentacin.182Figura 183. Construccin modelo de presentacin.182Figura 184. Construccin modelo de presentacin183Figura 185. Construccin modelo de presentacin183Figura 186. Construccin modelo de presentacin184Figura 187. Construccin modelo de presentacin184Figura 188. Cableado interno final185Figura 189. Prueba final de comunicacin y funcionamiento185Figura 190. Aspecto final del mdulo de pruebas.186Figura 191. Inclusin de datos en la frmula 1187Figura 192. Vista panel de despacho187Figura 193. Vista fin del proceso de despacho188Figura 194. Vista panel de impresin con datos188Figura 195. Vista valores frmula 5189Figura 196. Vista despacho 25% de material 20% de agua189Figura 197. Vista despacho 50% de material 40% de agua190Figura 198. Vista despacho 75% de material 60% de agua190Figura 199. Vista despacho 100% de material 80% de agua191Figura 200. Vista despacho 100% de agua191Figura 201. Vista panel de calibracin tolva vaca192Figura 202. Vista panel de calibracin ajuste de cero192Figura 203. Vista prueba 1 correccin de medida193Figura 204. Vista panel de calibracin tolva vaca193Figura 205. Vista panel de calibracin correccin de cero194Figura 206. Vista panel de calibracin peso de prueba y medida real194Figura 207. Vista prueba 2 medida corregida195Figura 208. Vista panel de calibracin tolva vaca195Figura 209. Vista panel de calibracin correccin de cero196Figura 210. Vista panel de calibracin peso de prueba y medida real196Figura 211. Vista prueba 3 correcciones de medida.197LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Mtodo Pugh69Tabla 2. Criterios de seleccin del PLC para el diseo71Tabla 3. Evaluacin de alternativas de PLCs73Tabla 4. Criterios de seleccin del PLC para el diseo78Tabla 5. Evaluacin de alternativas de Pantalla HMI81Tabla 6. Expresiones de medida celda de carga100Tabla 7. Toma de datos de las celdas de carga102Resumen

Este proyecto nos permitir optimizar la produccin de pre concreto en la Empresa R.C. Prefabricados y construcciones S.A.S al controlar todo el proceso a travs de un autmata programable y una pantalla HMI teniendo en cuenta todos los estndares en cuanto a metodologa y tecnologas aplicadas.

Este documento se desarrolla a partir de su ttulo, el problema al que se le dio su correspondiente solucin, planeacin para el diseo y el desarrollo del modelo, los beneficios (tecnolgicos, econmicos, sociales e institucionales) que genera la implementacin de este proyecto, las limitaciones y delimitaciones; y a su vez la ejecucin de los objetivos. De igual manera contiene el marco terico del proyecto que sirve como base para la realizacin de los clculos y el diseo correspondientes.

Las mezcladoras de concreto son el eje central en los procesos de construccin, para poder suministrar las cantidades adecuadas, en los tiempos estipulados de pre concreto ya sea en obra o trasportado.

Abstract

This project will allow us to optimize the production of concrete in RC pre Company Prefabricated buildings and SAS to control the entire process through a PLC and an HMI screen considering all standards for methodology and applied technologies.

This paper develops from its title, the problem that was given its corresponding solution, planning for the design and development of the model, the (technological, economic, social and institutional) benefits generated by the implementation of this project, limitations and boundaries; and in turn the implementation of the objectives. Likewise contains the theoretical framework of the project that serves as a basis for the calculations and the corresponding design.

Concrete mixers are central in the construction process, to deliver the right quantities, at stipulated times either pre particular work or transported.INTRODUCCINLas mezcladoras de concreto son el eje central en los procesos de construccin, para poder suministrar las cantidades adecuadas, en los tiempos estipulados de pre concreto ya sea en obra o trasportado.Este proyecto nos permitir optimizar la produccin de pre concreto en la Empresa R.C. Prefabricados y construcciones S.A.S al controlar todo el proceso a travs de un autmata programable y una pantalla HMI teniendo en cuenta todos los estndares en cuanto a metodologa y tecnologas aplicadas.La dispensadora consta de tres tolvas una para cemento de aplicacin manual, una triturado de diferentes y otra para arena, tiene una banda transportadora la cual eleva todos los componentes para que caigan en el carro mezclador adems cuenta con una motobomba la cual se encarga de dosificar el agua de acuerdo a lo requerido todo esto controlado por un PLC y con una interface grfica desarrollada en una pantalla HMI.Este documento se desarrolla a partir de su ttulo, el problema al que se le dio su correspondiente solucin, planeacin para el diseo y el desarrollo del modelo, los beneficios (tecnolgicos, econmicos, sociales e institucionales) que genera la implementacin de este proyecto, las limitaciones y delimitaciones; y a su vez la ejecucin de los objetivos. De igual manera contiene el marco terico del proyecto que sirve como base para la realizacin de los clculos y el diseo correspondientes.1. PROBLEMA1.1 TituloDesarrollo de un sistema para automatizar una dosificadora de preconcreto en la empresa r.c prefabricados y construcciones S.A.S, ubicada en Bocono, Norte de Santander

1.2 Planteamiento del ProblemaLos procesos industriales han evolucionado a travs de los aos, en consecuencia el uso de lneas mezcladoras automticas para la produccin de concreto se ha incrementado; son elementos esenciales en la cadena de produccin, por tanto, su automatizacin debe ser acertada y as evitar cualquier falla o mal funcionamiento que ocasionara prdidas en la produccin de la fbrica.El proceso de dosificacin de las tolvas debe ser preciso para garantizar la calidad del concreto, la cual est estipulada en la tabla de calidad de concreto segn la aplicacin a desarrollar. Sin embargo, en esta empresa existe una mezcladora con una automatizacin pobre de difcil acceso a los operarios, sin documentacin que genera una gran cantidad de perdidas las cuales se producen por problemas en la calibracin de las celdas de carga dada la distribucin fsica de las celdas en el dispositivo puesto que las 4 tolvas que tiene descansan sobre solo 4 celdas de carga y no se sabe a ciencia cierta cuanto agregado hay en cada tolva.Por tal motivo ste proyectorealizo un nuevosistema automatizado de dosificacin adems de un apartado de calibracin de celdas de carga, mediante el uso de una interfaz hombre maquina con una pantalla tctil robusta dispuesta para ste trabajo (IHM) y un controlador lgico programable (PLC).1.3 Formulacin del ProblemaCmo mejorar la eficiencia y reducir las prdidas en el llenado de los carros mezcladores de concreto para la empresa R.C Prefabricados y Construcciones S.A.S?1.4 JustificacinEste proyecto tiene como propsito adaptar y utilizar una tecnologa nueva en la regin de Norte de Santander, que permita mejorar la productividad de los procesos industriales, que impliquen dosificadoras de preconcreto automatizadas. A continuacin se presenta detalladamente sus beneficios:1.4.1 Beneficios cientficos. La realizacin de este proyecto implicar potenciales bases para proyecto de estudios de pregrado y maestra, as como proyectos para candidatos a jvenes investigadores de Colciencias.El proyecto permite continuar un avance en el rea de control y automatizacin, soportando la actividad investigativa en la industria de concreto y el mejoramiento de los procesos industriales.Beneficios tecnolgicos. La interfaz de programacin de Twido soft es una herramienta muy utilizada a nivel industrial y comercial, con este proyecto la Universidad estar actualizada a nivel tecnolgico. El sistema de instrumentacin industrial permitir una mejor precisin y exactitud en la cuantificacin y dosificacin del material requerido, en comparacin con los sistemas utilizados actualmente en la lnea de dosificacin.La automatizacin de la dosificadora permite realizar infinidad de ciclos de trabajo automtico para poder generar datos estadsticos los cuales permitan analizar a futuro el rendimiento del proceso.La flexibilidad de la programacin del software permite ampliaciones futuras con miras a implementar estrategias control sobre cada una de las variables o sistemas de deteccin de fallas en la dosificacin de materiales.1.4.2 Beneficios institucionales. Los planes de estudio de Ingeniera Electrnica, Electromecnica y afines al tema de aplicacin, podrn obtener experiencias reales de la industria con los instrumentos de medicin instalados en la dosificadora, dando como resultado que los estudiantes aprendan de una manera sencilla y prctica las tcnicas de automatizacin y control de procesos industriales.1.4.3 Beneficios empresariales. Este proyecto es la base para desarrollar a futuro nuevas lneas dosificadora automatizadas, la cual le ayudar a la empresa la expansin en la produccin y as ser ms competitiva en la regin.1.5 Objetivos1.5.1 Objetivo general. Desarrollar un sistema de automatizacin para una dosificadora de preconcreto en la empresa RC prefabricados y construcciones S.A.S, ubicada en Bocono, Norte de Santander.1.5.2 Objetivos especficosRealizar un estudio de arte a los principios de hidrulica, maquinas elctricas, calibracin de sensores, programacin de una interfaz grfica hombre mquina y de autmatas programables.Seleccionar la instrumentacin, como las celdas de carga, adems de equipos adecuados como la pantalla de interface grfica y el controlador que sean compatibles entre s, que tenga las entradas, salidas, puertos de comunicacin necesarios para automatizar la nueva lnea dosificadora y cumplir con todos sus requerimientos.Disear un software especfico para la calibracin de galgas extensiometricas para corregir el error de span y el error de cero que se produce habitualmente en ellas.

Disear una interfaz grfica utilizando una pantalla HMI para el sistema de dosificacin, visualizando el comportamiento del proceso de dosificacin y as mismo, programar el controlador lgico programable de forma adecuada para la automatizacin del proceso.Implementar los diseos, realizar pruebas, ajustes y acondicionamientos pertinentes para una correcta puesta en marcha.Promover y exponer la realizacin del proyecto a nivel institucional, regional, nacional e internacional en revistas indexadas, congresos, seminarios y/o artculos cientficos.1.6 Delimitaciones del Sistema de Control PropuestoEl desarrollo del sistema de automatizacin de la lnea dosificadora de preconcreto en la empresa RC Prefabricados y Construcciones S.A.S. requiere de una serie de actividades y metodologas basadas en las siguientes delimitaciones.1.6.1 Delimitacin geogrfica. Este proyecto se realizar en Colombia, departamento de Norte de Santander, en la ciudad de San Jos de Ccuta, en las instalaciones de la empresa RC Prefabricados y Construcciones va Bocono. Los dispositivos e instrumentos a utilizar sern especficamente los referenciados a la produccin de preconcreto de calidad.1.6.2 Delimitacin temporal. El presente proyecto tiene proyeccin de diseo e implementacin a partir de marzo de 2014 hasta octubre de 2014.1.6.3 Delimitacin conceptual. En la elaboracin del proyecto se necesit profundizar conocimientos tcnicos que aporten con elementos de juicio slido a definir en concreto el campo en que habr de trabajar. Especficamente conocimientos en el rea de produccin de concreto para determinar su calidad y tiempos de procesamiento, sistemas de control basados en interfaces humano mquina, aplicaciones de pantallas HMI en automatizacin de procesos de produccin de concreto, acondicionadores de seal para galgas extensiometricas y aplicacin de programadores lgicos programables en funcin de driver para la adquisicin de datos analgicos.2. MARCO REFERENCIAL2.1 AntecedentesA continuacin se procede a presentar resmenes de artculos, tesis, tutoriales y manuales que estn comprometidos en el rea de dosificadoras de preconcreto y plantas de concreto:Pyasur, S.A de C.V. Instalacin y operacin de la planta concretos PYASUR, S.A. DE C.V.

Resumen: El proyecto de la Planta Concretos Pyasur es una actividad nueva orientada a brindar apoyos a la industria de la construccin en la regin, consiste en la instalacin de la infraestructura apropiada de una planta para elaborar concreto premezclado, incluye el rea de comercializacin. Se considera que la obra complementaria del proyecto son: obra hidrulica, obra elctrica, obra civil y obra mecnica. .Asociacin Argentina del Hormign Elaborado. Concreto Premezclado vs Concreto hecho en obra. Resumen: Es un artculo donde se debate sobre el concreto premezclado directamente de una empresa y el concreto hecho en obra. Ya que la necesidad de obtener elevadas resistencias y reducir los tiempos de colado hacen del concreto premezclado una buena opcin. Cada vez es ms frecuente solicitarlo a una empresa de premezclados. Bernab Garca Adolfo, Arquitecto Consideraciones Generales Sobre el Concreto Reforzado. Resumen: El proyecto de grado fue desarrollado en la Universidad de San Carlos en Guatemala, consiste en la elaboracin de un libro fcil acceso en la facultad de arquitectura para consultar sobre el concreto reforzado, su teora y los aspectos generales del mismo. El contenido es apropiado y est orientado para introducir al estudiante de la facultad de Arquitectura a los conceptos de concreto reforzado en toda su secuencia, desde los materiales que lo conforman, hasta el soporte estructural de las edificaciones. En donde tambin habla, sobre la importancia de emplear instalaciones dosificadoras automticas y efectuando un control peridico de los materiales, lo que proporcionara concretos ms uniformes. JGarca Vivancos, Jorge Ing. Industrial. Anlisis de viabilidad econmico-financiera de una planta de concreto.

Resumen: En este proyecto, de la Universidad Pontificia Comillas Madrid Espaa, estudia el proceso de produccin del cemento, que va desde que se extrae la piedra en la cantera hasta que se reparte el cemento fabricado para su venta. Adems explica el funcionamiento de este tipo de plantas, adems de toda la maquinaria que interviene en el proceso y la funcin de los distintos procesos y etapas de la lnea de fabricacin. Surez Sierra, Jorge Hernn. Estudio de prefactibilidad para una planta de elementos prefabricados en concreto.Resumen: Realizado en la Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, donde se pretende efectuar un estudio de pre factibilidad para una planta prefabricados en concreto, en donde se aplica las herramientas avanzadas en la generacin y aplicacin de nuevas ideas de busca de soluciones en la prefabricacin del concreto. Urdaneta R., Gabriela M. Ing. Industrial. Optimizacin de la produccin de concreto en planta para la construccin del monolito 18, proyecto hidroelctrico Tocoma.

Resumen: Desarrollado en la Universidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de Sucre.En este artculo se presenta un informe sobre la optimizacin de produccin de concreto en planta para la construccin del monolito 18, en donde permiti estimar la reduccin de los costos destinados a dicha produccin una vez instalada la planta de agregados con maquinaria controlada. Zapata M. German. Profesor Universidad Nacional, Julin David Toro Puerta. Automatizacion de una planta de concreto.

Resumen: Se dise una planta de concreto est compuesta por silos de cemento, silos agregados, botellas de aditivos, balanzas, contenedores y transportadores. Los silos de cementos y de agregados utilizan la gravedad para alimentar la balanza de cementos y agregados respectivamente, cuyo tope en ambos casos es a travs de compuestas de alimentacin. El agua requerida en el proceso puede ser medida por peso o por volumen, en el primer caso con una balanza y en el segundo con un contador de pulsos del lquido. En la industria las compuertas de alimentacin son biestables (dos estados: abierto o cerrado) de aqu radica el problema ms importante a superar. Las vlvulas de los silos que permiten la descarga, poseen actuadores independientes tanto para abrir como para cerrar y poseen sensores de falla que detectan una operacin fallida en estos elementos. Para el pesaje de los materiales poseen 2 balanzas. Se realiza el desplazamiento de los compuestos por medio de 2 bandas transportadoras hasta una tolva donde se realiza la mezcla, la adicin de agua y la agitacin. Antecedente utilizado. Para dar como iniciativa a idea en el diseo de control y automatizacin de la planta de concreto, se utiliz el antecedente Automatizacion de una Planta de concreto de la Universidad Nacional.Se pens en tomar la idea de que el proceso de medida del agua podra ser por volumen, pero utilizando un sensor de efecto hall, se genera un tren de pulsos que es ledo por el PLC para despus traducirlos a la HMI en medidas de litros. Del mismo modo, se utiliza una balanza para obtener el peso de las tolvas.

Tambin se utilizaron vlvulas en los silos o tolvas que permiten la descarga, la cual poseen actuadores independientes tanto para abrir como para cerrar.2.2 Marco ContextualLa empresa RC Prefabricados y Construcciones S.A.S, es una empresa especializada en la elaboracin de concreto, como adoquines, placas de cemento, edificios prefabricados y elaboracin de preconcreto por medio de dosificadoras mviles y/o carros mezcladores.

Bajo la administracin del Ingeniero Ricardo Carvajal Franklin, representante legal de la empresa, y con ayuda de sus trabajadores le brinda servicios de construccin a la regin. 2.3 Marco Terico2.3.1 El concreto. El concreto es una mezcla de cemento, agregados inertes (grava y arena) y agua, la cual se endurece despus de cierto tiempo de mezclado. (Betico, 2009)

Los elementos que componen el concreto se dividen en dos grupos: Activos e Inertes. Son activos, el agua y el cemento a cuya cuenta corre la reaccin qumica por medio de la cual esa mezcla, llamada lechada o pasta, se endurece hasta alcanzar un estado de gran solidez.

Los elementos inertes (agregados), la arena y la grava, cuyo papel fundamental es formar el esqueleto del concreto, ocupando gran parte del volumen del producto final, con lo cual se logra disminuir notablemente los efectos de la reaccin qumica del fraguado; la elevacin de la temperatura y la contraccin de la lechada al endurecerse.

El agua que entra en combinacin qumica con el cemento es aproximadamente un 33% de la cantidad total y esa fraccin disminuye con la resistencia del concreto.

En consecuencia, la mayor parte del agua de mezclado se destina a lograr fluidez y trabajo a la mezcla, coadyuvando a la contraccin del fraguado y dejando en su lugar vaco correspondiente, cuya presencia influye negativamente en la resistencia final del concreto.2.3.2 Tipos de concreto. Concreto convencional: Es un material modesto y de elaboracin sencilla, cuyo uso tiene una tradicin de dos mil aos ms o menos. Hibrido por excelencia donde su esencia radica en la mezcla o aleacin de que se componga. Es una masa eficaz y barata considerada la piedra artificial. (Gonzles, 2009) Su composicin se basa exclusivamente en tres ingredientes:Cemento, Agregados, Agua

Fuente: Gonzles, A. (2009). Cemento concreto, espacio y materialidad. Recuperado de: http://www.slideshare.net/archieg/concreto-8189329Figura 1. Concreto convencionalLos concretos convencionales son los que se utilizan con mayor frecuencia en la construccin. Los usos y aplicaciones de cada tipo varan segn especificaciones de cada obra.

Normal: Concreto de uso comn en la construccin elaborado con agregados estrictamente seleccionados y aditivos que permiten obtener un producto perfectamente homogneo y durable.Aplicaciones: Estructuras de concreto ms comunes: cimentaciones, columnas, muros, techos, pisos, veredas, entre otros.Plastificado (bombeado): Concreto diseado especialmente para que se lo impulse a presin a travs de una tubera, lo que permite alcanzar grandes distancias horizontales y verticales.Aplicaciones:

Estructuras con difcil acceso y espacios limitados.

Estructuras con distancias verticales y horizontales considerables.

Elementos estructurales que requieran vaciarse con rapidez y eficiencia.Sperplastificado: Concreto especialmente diseado con una alta fluidez para facilitar su colocacin en elementos que lo requieran.Aplicaciones: Elementos con alta densidad de acero de refuerzo

Elementos esbeltos o de difcil acceso

Concretos arquitectnicos

Bombeo de concreto a gran alturaRheoplstico Concreto con un asentamiento mnimo de ocho pulgadas, lo que brinda excelentes caractersticas de maleabilidad al mantener la cohesin y evitar la segregacin de los materiales.Aplicaciones:Elementos que requieren gran velocidad de colocacin con muy poco vibrado.

Estructuras esbeltas, como columnas y muros de contencin.

Estructuras con gran concentracin de armadura.

Estructuras donde no se puede acceder con equipos de colocacinDurableConcreto diseado pensando en las condiciones de exposicin y servicio de la obra. Por sus propiedades fsico-qumicas aumenta la vida til de las estructuras.Aplicaciones:Elementos expuestos a condiciones de deshielo y congelamiento.

Elementos expuestos al ataque de sulfatos.

Elementos que requieran baja permeabilidad.

Elementos expuestos al ataque de cidos.Resistencia acelerada Concreto de baja relacin agua-cemento que cumple con los requisitos de resistencia a edades tempranas a 3 o 7 das.Aplicaciones:Elementos que se requieren desencofrar o poner en servicio a edades tempranas.FibroreforzadoConcreto que incluye refuerzo de fibras sintticas o metlicas que le confieren un control adecuado sobre las fisuras, ya sea por contraccin plstica o contraccin por secado.Aplicaciones:Losas sobre terreno.

Pavimentos.

Losas macizas.

Viviendas industrializadas (con placas).

Muros y losas para el sistema de muros de ductibilidad limitada y en general.Concreto armado:De composicin, propiedades y comportamiento sustancialmente diferentes al anterior. Compuesto de hormign convencional reforzado con barras o mallas de acero a las que se les denomina armaduras.Constituye aproximadamente el 60 al 75% del volumen total del concreto. Los agregados deben consistir en partculas con resistencia adecuada as como resistencias a condiciones de exposicin a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto.

Fuente: Fuente: Gonzles, A. (2009). Cemento concreto, espacio y materialidad. Recuperado de: http://www.slideshare.net/archieg/concreto-8189329Figura 2. Concreto armado2.3.2.1 Agregados. Agregados fino:Arena natural o manufacturada

Partcula menor a 10mmAgregados grueso:Partculas se retienen en la malla 16

Partcula entre 19 a 25mm2.3.2.2 Pasta. La pasta constituye del 25 al 40% del volumen total del concreto.Cemento portland 7%-15%Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el albail Joseph Aspdin. Este cemento se llama Portland por la similitud en su fsico con las rocas encontradas en Portland.Unin homognea de arcilla y caliza, estas al ser sometidas al calor y llevndola hasta un principio de fusin dan lugar a un producto llamado Clinker;Se mezcla el Clinker con una cantidad de yeso inferior al 3% (como retardador de fraguado), y molido.Agua 14%-21%. Entre menos agua se utilice, se tendr una mejor calidad de concreto- a condicin que se pueda consolidar adecuadamente. Menorescantidades de agua de mezclado resultan en mezclas ms rgidas; pero con vibracin, a un las mezclas ms rgidas pueden ser empleadas.Aditivos. Son materiales diferentes del cemento, agregados y del agua que se usan como ingredientes del concreto y se adicionan inmediatamente antes o durante el mezclado. Se emplean para modificar las propiedades del concreto, para mejorar su trabajabilidad, aumentar la resistencia, retardar o acelerar el desarrollo de la resistencia y aumentar su resistencia a la congelacin.

Fuente: Gonzles, A. (2009). Cemento concreto, espacio y materialidad. Recuperado de: Fuente: http://www.slideshare.net/archieg/concreto-8189329Figura 3. Concreto con aditivos2.3.2.3 Patologias del concreto. Debido al mal vibrado se ocasionan hormigueras, estos son bolsas de aire que quedaron al momento del vaciado. Oxidacin el acero, perder adherencia, acabados.Al haber altas temperaturas, mucho viento y un mal curado, el concreto se consume toda el agua presente y se reseca, generando una contraccin que puede producir fisuras y hasta grietas.Variacin de la relacin a/c, implica reduccin en la resistencia final; en obra es comn la adicin de agua para recuperar manejabilidad y debido a ello se modifica ostensiblemente dicha relacin.Exceso de aditivos, ya sea para retardar, acelerar, plastificar, puede desencadenar grandes problemas en el fraguado y en la resistencias.2.3.3 Propiedades del concreto. Trabajabilidad y consistencia:Trabajabilidad: facilidad que presenta el concreto fresco ser mezclado, colocado, compacto y acabado sin segregacin y exudacin.

Consistencia: Capacidad del concreto para adaptarse al encofrado o molde con facilidad (Briceo, 201). PorosidadLa porosidad son sistemas de vacos presente en la estructura interna del concreto endurecido.La porosidad se encuentra bajo dos formas:La porosidad cerrada

La porosidad abierta Permeabilidad del concretoUn concreto, cuanto ms poroso sea, ser tanto ms permeable y tendr una posibilidad de absorcin capilar ms importante.

Los factores influyentes en la permeabilidad, puede ser divididos en 3 grupos:Influencia de los materiales constituyentes

Efecto de los mtodos de preparacin del concreto

Influencia del tratamiento posterior: el curadoDurabilidad del concretoNo existe un concreto durable por s mismo, ya que las caractersticas fsicas, qumicas y mecnicas que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias no necesariamente lo habilitan para seguir siendo durable bajo condiciones diferentes. Los factores que afectan la durabilidad del concreto es el congelamiento y deshielo.2.3.4 Manejo del concreto premezclado. Cuando el concreto llega a la obra, se debe de pedir la remisin al operador de la unidad para verificar que todos los datos del producto correspondan a los solicitados. Antes de iniciar la descarga se debe uniformizar el concreto, haciendo girar la olla de la unidad a velocidad de mezclado de uno a tres minutos, dependiendo del revenimiento solicitado. Las muestras para las pruebas de revenimiento y fabricacin de especmenes deben tomarse en tres o ms intervalos durante la descarga, teniendo la precaucin de hacerlo despus de que se cargue el 15 % pero antes del 85% NMX C-161 (zarate, 2011).2.3.4.1 Bombeo. Las bombas para concreto y los brazos telescpicos modernos ofrecen varias oportunidades para lograr mejores resultados que los mtodos tradicionales decolado de concreto. Los benecios potenciales ya no se restringen a las aplicaciones a proyectos de gran escala. En todo el mundo ha surgido un reconocimiento creciente de las mltiples ventajas que pueden obtenerse en todos los niveles de la construccin a base de concreto, incluyendo edicios pequeos y casa habitacin. CEMEX Concretos cuenta con el eciente servicio de bombeo que se acopla a las necesidades del cliente.

El colado del concreto con bomba permite las siguientes ventajas:Una terminacin ms rpida del colado en comparacin de los mtodos tradicionales

La disminucin de mano de obra, ya que se reduce el manejo de concreto.

Una solucin eciente y econmica a los problemas asociados son los accesos limitados y/o difciles de la obra.

Menos desperdicio.

En una mezcla bombeada se requiere menos vibrado.

Se evitan juntas fras ya que el colado es continuo y rpido2.3.5 Elaboracin del concreto. Determinada la dosificacin ms adecuada, se procede a preparar el concreto (Florez, 2014):Co. En Mezcladora: se hace en volumen suelto. Asegura concretos uniformes de manera econmica. Para concreto en obras pequeas, con capacidades de 200 a 400 litros.

Fuente: Catcoparco, M. (2011). Cemento concreto, espacio y materialidad. Recuperado de: http://es.slideshare.net/freddyramirofloresvega/concreto-premezclado-33929146Figura 4. RevolvedoraCo. Premezclado: es el concreto preparado en planta, en instalaciones fijas y transportadas hasta el lugar de utilizacin por camiones mezcladores de gran capacidad: camin MIXER, hasta 6, 7, 8, 10, 12 m3 logrando rendimientos altos. El cargado de los materiales se realizan en plantas dosificadoras o platas de Co.

Fuente: Catcoparco, M. (2011). Cemento concreto, espacio y materialidad. Recuperado de: http://es.slideshare.net/freddyramirofloresvega/concreto-premezclado-33929146Figura 5. Camiones mezcladores2.3.6 Concreto premezclado2.3.6.1 Concreto parcialmente mezclado. Se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se completa en el camin mezclador.2.3.6.2 Concreto mezclado en el camin. Se mezcla completamente en el camin mezclador.

Fuente: Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Dosificacin, mezclado, transporte, compactacin y acabado del concreto: Concreto premezclado. Recuperado de: http://www.ingenieria.unam.mx/~luiscr/ECyM_43327/manejodeconcreto1.pdfFigura 6. Concreto premezclado2.3.6.3 Concreto mezclado en central. Se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria.Entrega en:Camin agitador

Camin mezclador operando en la velocidad de agitacin

Camin no agitador

Fuente: Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Dosificacin, mezclado, transporte, compactacin y acabado del concreto: Concreto premezclado. Recuperado de: http://www.ingenieria.unam.mx/~luiscr/ECyM_43327/manejodeconcreto1.pdfFigura 7. Concreto mezclado en central2.3.7 Dosificacin2.3.7.1 Mezclado estacionario, planta dosificadora y mezcladora. Mezcladoras estacionarias

Mezcladoras en obra como las mezcladoras en central de concreto premezclado

Usadas para el mezclado completo o para mezclado cortoTipos de mezcladoras- hasta 9m3

Basculante o fijo

Tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta

Tiempo para el mezclado completo

Mnimo 1 minuto para hasta 1m3 o menor capacidad, ms 15 segundos para cada m3 adicional o una fraccin del m3.

Fuente: Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Dosificacin, mezclado, transporte, compactacin y acabado del concreto: Concreto premezclado. Recuperado de: http://www.ingenieria.unam.mx/~luiscr/ECyM_43327/manejodeconcreto1.pdfFigura 8. Planta dosificadora2.3.7.2 Mezcladora de dosificacin mvil. Usadas para produccin intermitente en la obra o de pequeas cantidades. Combina la dosificacin y el transporte del material con el sistema de mezclado. Operado por un solo hombre.

Fuente: Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Dosificacin, mezclado, transporte, compactacin y acabado del concreto: Concreto premezclado. Recuperado de: http://www.ingenieria.unam.mx/~luiscr/ECyM_43327/manejodeconcreto1.pdfFigura 9. Mezcladora mvil2.3.8 Piramide CIM (Computer Integrated Manufacturing). La incorporacin al entorno industrial de los Avances Tecnolgicos proporciona: Aumento de la productividad, aumento de la calidad del producto, disminucin del tiempo de respuesta a cambios del mercado, reduccin significativa de costos, por lo tanto las redes de comunicacin permiten:

Medio para la incorporacin de la ltima tecnologa a la industria.

Integracin completa del proceso productivo (desde el operario a los gestores y clientes).

Reduccin del tiempo de puesta en funcionamiento (40 % menos de cableado).

Reduccin de costos por modificacin del sistema productivo.

Automatizacin ms Robusta y Controlable.

El gran nmero de ventajas que supone incorporar las comunicaciones a la produccin ha hecho que todos los procesos se integren en un sistema nico, lo que complica enormemente el diseo de dicho sistema; los requisitos en las distintas fases de produccin con respecto a las redes de comunicacin son muy distintos, por ejemplo en la fase de produccin se necesita: Tiempo real, inmunidad a ruidos e interferencias, adaptacin a riesgos especiales (p.e. explosin), simplificacin del cableado, etc. En la fase de diseo se necesita acceder a grandes cantidades de informacin (sistemas CAD, estudios de mercado, etc...) no siendo crtico el tiempo de respuesta. Los Gestores de la empresa necesitarn acceso a bases de datos (produccin, calidad, costes,...), comunicacin con los clientes, proveedores, etc.

Por lo tanto solucin es jerarquizar los niveles de comunicacin, eligiendo los niveles segn sus requerimientos. Cada subsistema de un nivel debe tener comunicacin directa con los subsistemas del mismo nivel y con los de los niveles inmediatamente superior e inferior, por lo tanto se adopta una Jerarquizacin Piramidal.

Fuente: Sacon, G. (2013). Diseo e implementacin de un prototipo de red industrial basado en el estndar asi (actuator sensor interface) para el sistema de mezclado de lquidos. Recuperado de: http://automatizacion2008.blogspot.com/2008/03/piramide-cim.htmlFigura 10. Pirmide CIMNivel de Accin / Sensado:Tambin llamado nivel de instrumentacin. Est formado por los elementos de medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una lnea de produccin. Son los elementos ms directamente relacionados con el proceso productivo ya que los actuadores son los encargados de ejecutar las rdenes de los elementos de control para modificar el proceso productivo, y los sensores miden variables en el proceso de produccin, como por ejemplo: nivel de lquidos, caudal, temperatura, presin, posicin. Como ejemplo de actuadores se tienen los motores, vlvulas, calentadores.

Nivel de Control:En este nivel se sitan los elementos capaces de gestionar los actuadores y sensores del nivel anterior tales como autmatas programables o equipos de aplicacin especfica basados en microprocesador como robots, mquinas herramienta o controladores de motor. Estos dispositivos son programables y permiten que los actuadores y sensores funcionen de forma conjunta para ser capaces de realizar el proceso industrial deseado. Los dispositivos de este nivel de control junto con los del nivel inferior de accin/sensado poseen entidad suficiente como para realizar procesos productivos por s mismos. Es importante que posean unas buenas caractersticas de interconexin para ser enlazados con el nivel superior (supervisin), generalmente a travs de buses de campo.Nivel de Supervisin:En este nivel es posible visualizar cmo se estn llevando a cabo los procesos de planta, y a travs de entornos SCADA (Supervisin, Control y Adquisicin de Datos) poseer una imagen virtual de la planta de modo de que sta se puede recorrer de manera detallada, o bien mediante pantallas de resumen ser capaces de disponer de un panel virtual donde se muestren las posibles alarmas, fallos o alteraciones en cualquiera de los procesos que se llevan a cabo.Nivel de Gestin:Este nivel se caracteriza por: Gestionar la produccin completa de la empresa, Comunicar distintas plantas, Mantener las relaciones con los proveedores y clientes, Proporcionar las consignas bsicas para el diseo y la produccin de la empresa, en l se emplean PCs, estaciones de trabajo y servidores de distinta ndole.2.3.9 Software de diseo de circuitos impresos. Proteus:Es un software de diseo y creacin de diferentes circuitos electrnicos, en donde se puede simular su funcionamiento y disear su respectivo PCB (circuito impreso o Printed Circuit Board).

Fuente: tutoelectro.com (2014). Simulacin de circuitos con proteus. Recuperado de: http://tutoelectro.wikispaces.com/Simulaci%C3%B3n+con+ProteusFigura 11. Software ProteusEst conformado por dos aplicaciones llamadas Ares e Isis. Isis est diseado para realizar esquemas de circuitos con casi todos los componentes electrnicos que se encuentran actualmente disponibles en el mercado de los circuitos integrados y los componentes pasivos y activos utilizados en las aplicaciones electrnicas, adems posee una aplicacin de simulacin que permite comprobar la efectividad de un circuito determinado ante una alimentacin de voltaje, este voltaje en la aplicacin es virtual; tambin permite cargar a los micro controladores presentes en sus libreras con los programas previamente desarrollados en los programas ensambladores y en los compiladores de Basic segn sea el tipo de lenguaje elegido por el programador. Puede simularse desde el encendido de un led hasta una serie, una gran board con un sin nmero integrados digitales o micros (Escuela de Educacin Secundaria Tcnica, 2014)..Ares es una aplicacin que se usa para situar los componentes utilizados en el esquema realizado en Isis sobre una board virtual que luego puede ser impresa en una impresora lser sobre papel propalcote o papel de fax, estos ltimos pueden luego ser impresos sobre la capa de cobre para luego obtener las pistas de conduccin mediante una reaccin que extrae el cobre sobrante de la board de bakelita. Los componentes puede encontrarse en la librera de la aplicacin con los nominales de la clase de encapsulado en el caso de los integrados y con respecto a la denominacin tcnica referente a la forma fsica de los componentes.ISIS Professional Capture Schematic. En esta aplicacin se pueden crear esquemas electrnicos que pueden ser simulados gracias a la generacin de diferenciales de potencial virtuales. Los componentes se sitan sobre un rea determinada por el programa y desde all se va estructurando el circuito con los smbolos de los componentes que se van uniendo por medio de conexiones simples o por medio de buses que generan mayor aprovechamiento del espacio y una mayor capacidad de estructuracin de los circuitos. Tambin pueden cargarse programas de micro controladores virtualmente para que sean simulados y puedan estudiarse las variables electrnicas requeridas para poder avanzar en el diseo de los sistemas electrnicos que hagan parte de nuestros proyectos.

Fuente: Escuela de Educacin Secundaria Tcnica N1 General Jos de San Martin. Manual de uso del programa de diseo de circuitos y simulacin proteus Layout Editor. Isis Professional. Recuperado de: http://www.tecnica1lomas.com.ar/tutoriales/manual-proteus.pdfFigura 12. Isis Professional

Fuente: Escuela de Educacin Secundaria Tcnica N1 General Jos de San Martin. Manual de uso del programa de diseo de circuitos y simulacin proteus Layout Editor. Isis Professional. Recuperado de: http://www.tecnica1lomas.com.ar/tutoriales/manual-proteus.pdfFigura 13. Introducciones Isis profesionalPara empezar se deben elegir los componentes para situarlos y despus se hacen los circuitos para poder generar el PCB automticamente en Ares.Ares. Se hace el respectivo circuito en Isis y despus se traslada el esquema a la aplicacin Ares. Cuando Ares se abre aparece la siguiente ventana.

Fuente: Escuela de Educacin Secundaria Tcnica N1 General Jos de San Martin. Manual de uso del programa de diseo de circuitos y simulacin proteus Layout Editor. Isis Professional. Recuperado de: http://www.tecnica1lomas.com.ar/tutoriales/manual-proteus.pdfFigura 14. Ares proteusEsta aplicacin contiene una lista de conectores de la librera con los que pueden sustituirse los elementos que en Isis no poseen equivalente en el Ares; como ya no necesitamos seleccionarlos porque anteriormente los seleccionamos en el Isis podemos clickear Abort.2.3.10 Amplificadores. Amplificador de instrumentacin:Los amplificadores de instrumentacin surgen ante la necesidad de medir tensiones de un nivel muy bajo en presencia de seales indeseadas (ruidos); por ejemplo, la salida de un puente de medida con transductores (Ehu, 2014).

Fuente: Ehu. (2014). Amplificador de instrumentacin. En: instrumentacin. Recuperado de: ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Instrumentacion/BK-ANGEL/04_Amplificadores_Instrumentaci%F3n/Amplificadores%20de%20Instrumentaci%F3n(doc).PDFFigura 15. Amplificador de instrumentacinPor lo general, la seal que se obtiene en un puente de medida al variar la resistencia del transductor tiene un nivel muy bajo, por lo que se ha de recurrir a la utilizacin de un amplificador para adaptarla en nivel a los siguientes circuitos del sistema. Normalmente estas tensiones diferenciales de bajo nivel se encuentran superpuestas a tensiones de modo comn elevadas, como pueden ser las interferencias debidas a la frecuencia de la red, o a la tensin de polarizacin del sensor; con lo cual debemos recurrir al empleo de algn dispositivo que presente un rechazo del modo comn (CMR) muy elevado, para eliminar sus efectos en la salida.

Ante esta situacin, se puede pensar que un simple amplificador diferencial podra realizar perfectamente la funcin descrita, sin embargo, no es as, ya que surgen una serie de inconvenientes.INA 126U. Los INA126 son amplificadores de instrumentacin de precisin para, la adquisicin precisa de seal diferencial de bajo ruido. Su diseo de dos op-amp proporciona un rendimiento excelente con muy baja corriente de reposo (175A). Esto, combinado con la amplia gama de tensin de funcionamiento de 1.35v para 8v, los hace ideales para la instrumentacin porttil y sistemas de adquisicin de datos. La sensibilidad se puede configurar desde 5V/V para 10000V/V con una sola resistencia externa. Laser recorta del circuito de entrada ofrece bajo voltaje offset (250V mx.), deriva de baja tensin de offset (3V/C mx.) y un excelente rechazo en modo comn. (Texas instruments, 2014)Opciones de paquetes de versin individual incluyen 8-pin DIP plstico, montaje SO-8 de la superficie, y de paso fino SOIC-8 de montaje en superficie. Versin Dual est disponible en laSSOP-16 superficie de paso fino que ahorran espacio de montaje, SO-16, y de 16 pines DIP. Todo se indique para el -40 C a +85 C Rango de temperatura industrial.

Fuente: Texas Instruments. (2014). Data sheet Ina126u. DescripcinEn: Texas Instruments. Recuperado de: http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet/texasinstruments/ina126.pdf

Figura 16. Amplificador INA126UAmplificador sumador. Es un amplificador sumador es un circuito electrnico creado por medio de amplificadores operacionales el cual est en capacidad de sumar o unir dos seales de entrada y unirlas en una sola a la salida. (Electronicsena, 2008).

Fuente: Electronicsena. (2008). Amplificador sumador. Recuperado de: http://electronicsena-blogger.blogspot.com/2008/06/amplificador-sumador.htmlFigura 17. Amplificador sumadorComo se observa, el diagrama del amplificador sumador inversor, ya que bsicamente su seal de entrada se encuentra por el pin negativo para lograr que sea un sumador no inversor se debe conectar al pin positivo de entradaAmplificador LM324. Estos dispositivos constan de cuatro amplificadores operacionales independientes de alta ganancia y de frecuencia compensada que estn diseados especficamente para operar desde una sola fuente de alimentacin en un amplio rango de tensiones. El funcionamiento de los suministros de divisin tambin es posible cuando la diferencia entre los dos suministros es de 3V a 30V y Vcc es de al menos 1,5 V ms positivo que el voltaje de modo comn de entrada. El drenaje de baja alimentacin de corriente es independiente de la magnitud de la tensin de alimentacin.

Fuente: Dataste.com (2014). Pagina web. Recupeado de: http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet/texasinstruments/lm324.pdfFigura 18. Amplificadores LM3242.3.11 Celda de carga. Una celda de carga es un dispositivo electromecnico, basado en la deformacin mecnica la cual estrangula el flujo elctrico en una resistencia embebida en el dispositivo. La resistencia se conoce como galga, y se encuentra con otras resistencias formando un "puente de wheatstone". Entre dos puntos opuestos del puente se aplica un voltaje DC o AC, entre 5 a 20 Voltios (depende de la celda de carga), y la deformacinmecnica de la celda generara una variacin en milivoltios proporcional al voltaje aplicado y a la carga. (Dataste.com, 2014).Las celdas de carga presentan diferentes configuraciones geomtricas, trabajan en rangos desde pocos gramos hasta cientos de toneladas. La precisin de cada celda vara desde las comerciales hasta las cientficas. Normalmente son acero o aluminio. Existe una innovacin en celdas pticas cuya funcin es calcular la variacin de flujo lumnico en la fibra ptica mediante la cuantificacin de la deformacin.Suministramos celdas de carga clase 4 "C4" alta precisin 4.000 divisiones, celdas especiales para alta temperatura, celdas digitales y celdas de muy baja capacidad (30 gramos).2.3.11.1 Calibracin de la celda de carga. En general, la calibracin implica la determinacin de la relacin entre la cantidad solicitada y el verdadero valor de la variable que se mide en la medicin en condiciones. En especfico general, calibracin significa determinar la relacin entre la cantidad mostrada y el valor verdadero de la variable de medida en las condiciones especficas de medicin. Por ejemplo, cuando no hay peso en la bscula, el peso ser equivalente a cero, y cuando se aade un peso conocido de la escala, el valor exacto de peso ser mostrado. Por ejemplo, cuando no hay peso sobre la bscula, el peso equivaldr a cero, y cuando se coloca un peso conocido en la bscula, s mostrar el valor exacto del peso (Mettler, 2014)..Existen tres tipos de tcnicas de calibracin:Calibracin tradicional: La calibracin tradicional mediante el uso de pesos de prueba certificados es el mtodo ms preciso para calibrar las bsculas analgicas o digitales IND560, y es necesaria para garantizar la aprobacin de la entidad de metrologa. Se proporcionan ajustes independientes para Cero y Extensin, con lo que se elimina la interaccin adversa de estos dos puntos de calibracin. El valor de ajuste de cero permite al tcnico restablecer el punto cero sin afectar la extensin despus de que la estructura de soporte se ha agregado a la plataforma y se ha concluido la calibracin. La IND560 cuenta con una linealizacin de cinco puntos para el proceso de ajuste de la extensin para compensar las respuestas no lineales de un sensor de pesaje a medida que las cargas se aumentan o disminuyen. El tcnico puede determinar el punto cero y de extensin de bscula completa as como utilizar tres puntos intermedios para acomodar caractersticas no lineales del sensor de pesaje. La linealizacin no es sustituta de un buen diseo estructural; sta mejora el comportamiento del pesaje.Calibracion Call Free: El mtodo de calibracin CalFREE de Mettler Toledo es una alternativa para los mtodos tradicionales en instalaciones donde no se necesita tener aprobacin de la agencia de metrologa. Esta metodologa es particularmente til para tanques o silos grandes donde no es prctico usar pesos de prueba para calibrar la bscula. Una tecnologa pionera en la industria del pesaje asegura que la seccin analgica de cada IND560 funcione de manera idntica. Por lo tanto, si el tablero principal de la IND560 necesita cambiarse, el tablero de reemplazo tendr una ganancia idntica. Se pueden cargar las constantes de configuracin y calibracin, y la terminal puede ser restablecida al mismo funcionamiento de pesaje que exista antes de la falla del tablero. Esta capacidad restablece rpidamente el sistema con slo un mnimo de tiempo de inactividad, lo cual mejora la productividad general de la lnea. Se utiliza un convertidor analgico a digital calibrado de fbrica para utilizar eficientemente la tecnologa CalFREE. ste aporta una base conocida para calcular la suma de una celda especfica de carga o de un grupo de celdas. La interaccin mecnica entre el recipiente de pesaje y cualesquier tubos, mangueras o mecanismos de alimentacin conectados y cualquier respuesta no lineal a los cambios de la carga NO se ajustan con el uso de CalFREE. El punto cero del sistema de pesaje se establece mediante mtodos tradicionales. En lugar de usar pesos de prueba para determinar al valor de extensin de la bscula, los parmetros especficos de salida de las celdas de carga utilizadas en la instalacin de la bscula se usan para calcular un valor de extensin terico.Calibracion Escalonada: En algunas instalaciones de tanques o contenedores grandes, no es prctico (o fsicamente posible) tener suficientes pesos de prueba para calibrar con precisin la bscula. En este caso se utiliza un mtodo de sustitucin de calibracin mediante una combinacin de pesos certificados y una masa sustituta (por ejemplo agua), para construir una masa total conveniente para la prueba. Histricamente, los tcnicos han escrito los puntos individuales del peso de prueba y de la masa sustituta, y hacen los clculos manuales para determinar los puntos de extensin. El proceso de calibracin escalonado de la IND560 automatiza este proceso, y dirige al tcnico durante el proceso, lo cual elimina la posibilidad de transcripcin de errores matemticos asociados con el registro y clculo de los valores de extensin. Esto reduce en gran medida la probabilidad de errores durante el proceso de calibracin escalonada.Se puede utilizar la siguiente frmula para convertir la salida mv/V a partir de la celda de carga de una fuerza ya medida.Peso o Fuerza esperada = K x (Medicin mV/V Compensacin) Ecuacin 1.Donde K es la ganancia que va a cambiar dependiendo la unidad de fuerza o de peso que se desea medir. El desplazamiento vara entre las celdas individuales, por lo que es necesario tomarse en cuenta para cada sensor por separado.

Es importante inicialmente registrar la salida que tiene el sensor mientras est en reposo, para as considerar las variaciones actuales de temperatura. Una vez conociendo la compensacin adecuada, con un peso conocido podemos resolver la ecuacin para K.

Tambin puede calibrar la celda de carga con mltiples pesos conocidos y usar estos para modelar una ecuacin lineal.2.4 Marco LegalNorma ISA- 12.12.01.2007, no inflamable equipo elctrico para empleo en clase I y II, divisin 2 y clase III, divisiones 1 y 2 posiciones peligrosas (secretas). El propsito de esta norma es proporcionar requisitos mnimos para el diseo, la construccin, y el marcado de los aparatos elctricos o partes de dichos equipos para su uso en 2 ubicaciones peligrosas (clasificadas) de Clase I y Clase II, clase III, divisiones 1 y Divisiones 2. Este equipo, en operacin normal, no es capaz de causar la ignicin de la atmsfera circundante en las condiciones prescritas en la presente norma, aunque el equipo puede contener componentes electrnicos que funcionan a niveles inflamables y tambin pueden tener el cableado de campo que es inflamable. Adems, es la intencin de este documento para establecer la uniformidad en los mtodos de ensayo para determinar la idoneidad de los equipos y circuitos y componentes asociados que se relacionan con potencial de ignicin de un gas inflamable especfico o en una mezcla vapor-aire, polvo combustible, fibras fcilmente inflamables, y volantes.Norma IEC 61131-2 especificaciones y ensayos de los equipos. Esta parte de la norma identifica y defina las caractersticas ms relevantes a la hora de seleccionar y utilizar un PLC y sus dispositivos asociados. Las definiciones hacen referencia a conceptos tales como entrada digital, entrada analgica, compatibilidad electromagntica, etc. Y en general todos los conceptos que posteriormente sern empleados en la norma. Har referencia a conceptos como documentacin proporcionada, catlogos y hojas de propiedades de productos, manuales de usuario, documentacin tcnica, etc.Norma metrolgica peruana NMP 003 2009, instrumentos de pesaje de funcionamiento no automtico. La terminologa utilizada en esta norma metrolgica peruana cumple con el Vocabulario Internacional de Trminos Bsicos y Generales de Metrologa (VIM), el Vocabulario Internacional de Trminos de Metrologa Legal (VIML), el Sistema de Certificados OIML para Instrumentos de Medicin y otras publicaciones de OIML pertinentes. Adems, para los fines de esta norma metrolgica peruana, se aplican las siguientes definiciones. En T.8, puede encontrarse un ndice de todos los trminos, definiciones y referencias definidos en sta norma.Norma I.N.V.E-797.07 Medidas de Deflexin en Pavimentos. Este mtodo de prueba proporciona procedimientos normalizados para medir deflexiones de superficies de pavimento directamente debajo o en sitios radialmente ubicados fuera de una carga esttica conocida, de condicin constante, o una carga de impacto. Las deflexiones se miden con sensores que monitorean el movimiento vertical de la superficie de un pavimento debido a la carga. Este mtodo de prueba describe procedimientos para medir la deflexin usando varios dispositivos para este fin y proporciona la informacin general que se debe obtener, sin importar el tipo de dispositivo de prueba que se use.Norma Tcnica Colombiana NTC 5200, caractersticas metrolgicas para celdas de carga. Esta norma establece las principales caractersticas estticas metrolgicas y los procedimientos de evaluacin esttica para las celdas de carga usadas en la medicin de masa. Est prevista para brindar a las autoridades medios uniformes para determinar las caractersticas metrolgicas de las celdas de carga usadas en instrumentos de medicin que son sometidos a controles metrolgicos.

UL 508 Equipo de Control Industrial. Estos requisitos abarcan dispositivos de control industrial, y los dispositivos de accesorios a la misma, para iniciar, detener, regular, controlar, o la proteccin de los motores elctricos. Estos requisitos tambin se cubren los dispositivos de control industrial o sistemas que almacenan o procesan informacin y estn provistos de una funcin (s) de control del motor de salida. Este equipo es para uso en lugares comunes, de acuerdo con el Cdigo Elctrico Nacional, NFPA 70.Norma CSA C22.2 N 142, equipo de control de procesos. Esta Norma se aplica a equipos fijos o accesorios, o ambos, que utiliza seales para medir o controlar, directa o indirectamente, un proceso industrial a travs de un dispositivo de control final (o dispositivos) y est destinado a ser conectado a suministrar circuitos con tensiones de 750 V y menos, para uso en interiores o al aire libre en lugares no peligrosos de acuerdo con el Cdigo Elctrico Canadiense.Norma ANSI/ISA 5.1 smbolos e identificaciones para la instrumentacin. El propsito de esta norma es establecer un medio uniforme de designacin los instrumentos y los sistemas de la instrumentacin usados para la medicin y control. Con este fin, el sistema de designacin incluye los smbolos y presenta un cdigo de identificacin.Norma IEC 61131 estandarizaciones en la programacin del control industrial. El estndar internacional IEC 61131 se aplica a los autmatas programables y sus perifricos asociados tales como herramientas de programacin y depuracin, elementos de interfase hombre-mquina (HMI), etc., los cuales han sido diseados para el control de procesos industriales y maquinaria.Norma IEC 61082 simbologa y representacin de esquemas elctricos. Proporciona reglas generales y directrices para la presentacin de informacin en documentos, y reglas especficas para diagramas, dibujos y mesas usadas en electrotecnia.3. DISEO METODOLGICO3.1 Tipo de InvestigacinInvestigacin comparada con aplicacin de conocimientos utilizando mtodos cientficos para la explicacin de fenmenos en hechos reales permitiendo obtener aplicaciones tiles al hombre sobre un diseo experimental acerca de un tema, basado en ensayo y error.Este proyecto de investigacin debe dar una idea aproximada de lo que se piensa hacer, con respecto a la solucin de un problema. Para ello se busca explicar de manera clara y breve sobre un tema o un problema.El diseo experimental es netamente explicativo; consiste en llevar a cabo un objeto a su prueba de funcionamiento, para as observar los efectos o las falencias que se presentan en el diseo, estableciendo ms concretamente la relacin de las causas del problema con la solucin dada para as comparando los aspectos experimental y lo terico. En este caso, el uso de la investigacin es importante ya que se busca mtodos para la obtencin de clculos de variables determinadas en un sistema dosificadora de preconcreto por medio de instrumentos que nos permita la manipulacin y control del proceso.3.2 Poblacin y Muestra3.2.1 Poblacin. La poblacin de este proyecto comprende a todas las empresas grandes, medianas y pequeas empresas fabricantes de prefabricados de concreto y preconcreto, en la regin Norte Santander.3.2.2 Muestra. La muestra que se tomar para la realizacin de este proyecto es la fabricacin de concreto y preconcreto, por medio de la utilizacin de una lnea dosificadora de arena, triturado, agua y cemento; con ayuda de tolvas y una banda transportadora3.3 Instrumentos para la Recoleccin de InformacinInformacin primaria. Las fuentes primarias que proporcionan informacin para el desarrollo de la investigacin, estn integradas por las entrevistas informales a manera de conversacin con los ingenieros que trabajan en la empresa RC Prefabricados y Construcciones; y la visualizacin del procedimiento, que permite un conocimiento a primera instancia en la fabricacin de preconcreto, as como las condiciones de trabajo y las condiciones tcnicas de cada uno de los elementos que intervienen en la lnea dosificadora. Permitiendo registrar la informacin y posteriormente ser utilizada en el proceso de anlisis.Informacin secundaria. Libros, documentos, normas, revistas y artculos de Internet, as como asesoras de profesionales con experiencia en la temtica del proyecto.3.4 Seleccin de los Equipos de Automatizacin3.4.1 Mtodo de seleccin. El mtodo de seleccin que se consider apropiado para elegir las alternativas del diseo, fue el MetodoPugh, este cosiste en categorizar y cuantificar los criterios de diseo a evaluar basndose en su importancia, lo que permite obtener una seleccin adecuada.

La aplicacin del Mtodo Pugh se describe en cuatro pasos aplicados sobre los criterios que considere el diseador. Los pasos para aplicar este mtodo son los siguientes:Se asigna un valor puntual a cada criterio de diseo, considerando la importancia que tenga sobre los dems parmetros. La escala seleccionada est comprendida entre los dos valores, y representa el grado de importancia.Las alternativas de diseo se evalan con respecto a cada uno de los criterios, asignndose mayor cantidad de valores positivos (+), hasta un mximo de tres (3), a aquellos que presenten caractersticas favorables, los valores negativos (-), hasta un mximo de tres (3), se asignan a aquellos diseos poco aceptables y cero (0) a aquellos que se consideren como neutros.Luego de evaluar cada alternativa, se realiza la sumatoria de los valores positivos, negativos y neutros que fueron asignados a cada alternativa, previamente multiplicados por el factor de importancia del criterio.

Una vez realizada la sumatoria, se selecciona la alternativa que presente el mayor resultado positivo.Una vista esquemtica de la evaluacin por el MetodoPugh es la que se aprecia en la tabla 4Tabla 1. Mtodo PughCriterio de diseoValorAlternativa N1Alternativa N2Alternativa N3

Criterio 12++++

Criterio 23----+++

Criterio 31+++++++

Criterio 42+++++

Criterio 52++++++

+

0

-12

0

610

0

621

0

0

Resultados6421

Fuente: Lozano, E. (2007). Estudio de mtodos de seleccin de conceptos. Recuperado de: http://repositori.uji.es/xmlui/bitstream/handle/10234/82247/Estudio+de+metodos+de+seleccion+de+conceptos.pdf;jsessionid=3E652D853FE1331F0B3D9FAE7F96CD60?sequence=1 3.5 Seleccin del Controlador Lgico ProgramableLa seleccin de este dispositivo parte de la necesidad de que el equipo cuente con un puerto de comunicacin, y un nmero considerable de entradas y salidas digitales adems de la factibilidad de adquisicin en el mercado de estos dispositivos.

Los criterios de diseo que se consideraron para la evaluacin de las alternativas del PLC orientados a cumplir con los objetivos de este trabajo, son los siguientes:Compatibilidad con equipos de otras gamas. Ahondando en el punto anterior, incluso puede darse el caso en que dos equipos del mismo fabricante pero de gamas distintas no sean compatibles entre s, desde el punto de vista de la conexin y la capacidad de comunicacin.Fiabilidad del producto. Es una caracterstica muy importante que hace referencia directamente al funcionamiento del autmata. Por lo general la marca o nombre del fabricante del equipo es un aval suficiente para conocer el grado de fiabilidad del mismo.

Capacidad de entradas/salidas. Define el nmero de E/S se pueden conectar a un equipo. Determina por tanto la capacidad del equipo para conectarse con el proceso.

Costo. Aunque el precio de un producto es un criterio cuantitativo que puede ser medido y comparado, su coste o valor apreciado no lo es. En el caso de empresas buscan tanto bajo costo como gran rendimiento del equipo para reducir al mnimo el valor de la inversin.

Caractersticas de las entradas/salidas. Determina el tipo de E/S que posee el autmata. Determina por tanto la forma en que el equipo se relaciona con el proceso.

Comunicaciones. Otra de las caractersticas ms importantes a la hora de poder establecer comparaciones entre autmatas es la capacidad que tengan para intercambiar informacin con otros autmatas u otros mdulos de E/S.Tabla 2. Criterios de seleccin del PLC para el diseoCriterio de seleccinPonderado

Capacidad de entradas/salidas2

Caractersticas de las entradas/salidas2

Comunicaciones5

Compatibilidad con equipos de otras gamas4

Costo3

Fiabilidad del producto3

Se presentaron las siguientes tres (3) alternativas de PLC que fueron evaluados:Siemens SIMATIC S7-200, Omron CP1L-L20DR-A, Telemecanique Twido TWDLMDA20DTKLa primera alternativa, el 1. Siemens SIMATIC S7-200 es un Micro-PLC que puede utilizar para numerosas tareas. Es idneo para controlar tareas sencillas, con el modelo de CPU 221cuenta con 6 entradas digitales y 4 salidas tipo rel, un puerto de comunicacin RS-485. La CPU S7-200 es compatible con una gran variedad de productos que soportan Ethernet y el estndar RS-232 gracias a su cable multmetro RS-232/PPI y el modo Freeport.

Fuente: Comatel, (2014). Controlador para tareas de micro automatizacin. Recuperado de: http://comatel.net/content/siemens-simatic-s7-200Figura 19. PLC Siemens SIMATIC S7-300

La segunda alternativa, Omron CP1L-L20DR-A es un controlador compacto para maquinas con el tamao de un micro PLC y capacidades de un PLC modular, ofrece todas las funciones que necesita para controlar una mquina, posee 12 entradas de 24V CC y 8 salidas de rel de 2A. 1 entrada analgica (Resolucin: 1/256, rango de entrada: 0 a 10v). Una tarjeta opcional de Puerto serie o Ethernet que puede ser montado.

Fuente: Digikey, (2014). Pagina web. Recuperado de: http://www.digikey.com/product-detail/en/CP1L-L20DR-A/Z3163-ND/2653717Figura 20. PLC OMRON CP1L-L20DRALa tercera alternativa es el PLC modular Telemecanique Twido TWDLMDA20DTK con el tamao de un micro-PLC, cuenta con 12 entradas de 24 Vcc y 8 salidas a transistor con lgica positiva digitales (Ton), una batera no intercambiable de litio de 10 aos de duracin. Mantenimiento de la RAM con batera y comunicacin por RS485 Modbus (maestro/esclavo) 200 metros de distancia mxima adems de una memora de 3000 palabras.

Fuente: Digikey, (2014). Pagina web. Recuperado de: http://www.digikey.com/product-detail/en/CP1L-L20DR-A/Z3163-ND/2653717

Figura 21. PLC TWIDO TWDLMDA20DTKTabla 3. Evaluacin de alternativas de PLCsCriterio de Diseo

Valor

Alternativa

N1

Alternativa

N2

Alternativa

N3

Capacidad de entradas/salidas

2

+

++

++

Caractersticas de las entradas/salidas

2

+

+

+

Comunicaciones

5

0

+

++

Compatibilidad con equipos de otras gamas

4

0

0

+

Costo

3

0

+

+

Fiabilidad del producto

3

++

++

++

+

0

-

10

0

0

20

0

0

29

0

0

Resultados

12

20

29

Evaluando los resultados la alternativa seleccionada es la nmero tres (3), corresponde al autmata programable TWIDO de referencia TWDLMDA20DTK. Otra razn de peso por la que se seleccion este dispositivo, es la fiabilidad que posee y su versatilidad para comunicarse con elementos de la misma gama o la misma marca de venta en este caso Schneider Electric. Caractersticas del PLC TWIDO TWDLMDA20DTK. Es un Controlador Lgico Programable o Autmata Programable, utilizado para automatizar diferentes procesos de la industria, el cual permite programar de diferentes formas segn lo requiera el usuario y del mismo modo se puede comunicar con cualquier dispositivo. Adems de esto, es un PLC modular, que se puede expandir con ms entradas analgicas o ms salidas analgicas o diferentes mdulos de comunicacin.PLC modular 20 E/S digitales. Programacin con Twido Soft.

12 entradas de 24 Vcc y 8 salidas a transistor con lgica positiva digitales (Ton)

Batera no intercambiable de litio de 10 aos de duracin. Mantenimiento de la RAM con batera llena: 30 das a 25 C.

Alimentacin 24Vcc. Comunicacin por RS485 Modbus (maestro/esclavo) 200 metros de distancia mxima.

Entradas aisladas a 24 Vcc.

Temporizadores = 128, base tiempo (1, 10, 100, 103, 6*104ms)

Salidas a transistor.

Contadores = 128 (0 a 9999).

Memoria PLC: 3000 palabras internas 256 bits internos

Corrientes mxima de carga de las salidas digitales: 2A por salida y 8 por comn.

Una entrada analgica de 0-10 Vcc con 512 pasos

Salidas de seguridad: De %Q0.0 a %Q0.3

Posibilidad de asignacin run/stopDiagrama cableadoEste diagrama corresponde a la base TWDLMDA20DTK para el cableado de sus entradas salidas digitales.

Figura 22. Diagrama cableadoLos terminales COM (+) estn conectados entre s internamente.

Los terminales COM y COM (+) no estn conectados entre s internamente.

Los terminales V estn conectados entre s internamente.

Conecte un fusible adecuado para la carga.

A es la lgica positiva.

A es la lgica negativa.

Cable de programacin. Para poder programar el PLC desde un ordenador sin puerto RS-485 se utiliza este cable conversor de dicho protocolo a USB.

Fuente: http://es.aliexpress.com/item/TSXCRJMD25-TSXCUSB485-Programming-Cable-replace-TSXPCX3030-for-Schneider-Micro-Premium-Twido-PLC-HMI-RJ45-Free-Shipping/847869740.htmlFigura 23. Cable de programacin.Mdulo de expansin entrada analgica: TM2AMI8HT. Dada la caracterstica de ser un PLC modular y la necesidad de tener varias entradas del tipo anlogo se opt por la consecucin de este mdulo de expiacin de entradas analgicas las cuales se utilizar para realizar las medidas de las tolvas y en un futuro del silo de cemento.

Fuente: Automaqperu, (2014). Recuperado de: http://automaqperu.com/productos_esp.php?ic=2&isc=142&sc=plc_y_hmi&im=1&m=schneider_electricFigura 24. Modulo entradas analgicasCaractersticas del modulo de expansinSerie del FabricanteModicon M238

Para Uso ConModicon M238

Tipo de EntradaAnalgico, digital

Nmero de Entradas8

Nmero de E/S8

Categora de Tensin-10 a 10 Vdc

Longitud0.9plg

Ancho2.75plg

Profundidad3.5plg

3.6 Seleccin de la pantalla HMILos criterios de diseo que se consideraron para la evaluacin de las alternativas de la pantalla HMI orientados a cumplir con los objetivos de este trabajo, son los siguientes:Comunicaciones. Es la caracterstica primordial de la pantalla HMI puesto que no tiene ningn tipo de entradas o salidas de tipo digital o analgico, adems es necesaria para el intercambio de datos con otros autmatas en nuestro caso con el PLC.

Compatibilidad con equipos de otras gamas. Es de alta importancia que la pantalla sea compatible con otros dispositivos de otras gamas o marcas para evitar inconvenientes en el momento de realizar la programacin y posterior comunicacin.

Costo. Aunque el precio de un producto es un criterio cuantitativo que puede ser medido y comparado, su coste o valor apreciado no lo es. En el caso de empresas buscan tanto bajo costo como gran rendimiento del equipo para reducir al mnimo el valor de la inversin.

Fiabilidad del producto. Es una caracterstica muy importante que hace referencia directamente al funcionamiento del autmata. Por lo general la marca o nombre del fabricante del equipo es un aval suficiente para conocer el grado de fiabilidad del mismo.Tabla 4. Criterios de seleccin del PLC para el diseoCriterio de seleccinPonderado

Comunicaciones5

Compatibilidad con equipos de otras gamas3

Costo3

Fiabilidad del producto4

Se presentaron las siguientes dos (2) alternativas de Pantalla HMI que fueron evaluados:OMRON NB5Q-TW00B

MAGELIS HMI HMISTUG55La primera alternativa, HMI OMRON NB5Q-TW00B es una pantalla de tipo compacto, ofrece una pantalla tctil del tipo analgico resistivo, con una memoria de 128MB, protocolo de comunicacin RS-232 y RS-232/422/485 del tipo serie adems de un puerto USB host y/o USB esclavo. La serie NB completan la gama de terminales compactos de Omron.

Disponible en tamaos de pantalla de 3.5 a 10, la serie NB no solo es completa sino tambin incorpora unas excelentes caractersticas de diseo que facilitan al mximo la creacin de atractivas aplicaciones HMI. Perfecta para su uso en diferentes aplicaciones, independientemente del tipo de industria. Desde una simple mquina de envasado semiautomtica a maquinas combinadas de relleno, sellado y empaquetado.

La pantalla de tamao ms estndar incluye una pantalla LCD TFT y una resolucin de 320 x 234 pxeles. Tiene el tamao adecuado para operar un proceso y gracias a la gestin flexible de las ventanas y a las pantallas emergentes, con este tamao reducido de pantalla tctil se podr crear aplicaciones HMI muy intuitivas y claras.

Fuente:http://www.amazon.com/OMRON-Interactive-Display-NB5Q-TW00B-NB5QTW00B/dp/B00GNU9RBYFigura 25. OMRON NB5Q-TW00BLa segunda alternativa es la MAGELIS HMI HMISTUG55 pantalla es de 3.5 pulgadas, su resolucin es de 320x240 (QVGA), tiene 65k colores y leds de luz de fondo, la tecnologa de la pantalla es de TFT, tiene puerto serial y puerto Ethernet (Schneider Electric, 2014).

En el mdulo posterior tiene conectores de puerto USB, conector serial I/F (host de E/F de 8 pines RJ45) en donde conecta un cable de RS-232C o RS485 (seria) (desde el host/PLC) a la unidad (puerto Y), tambin tiene un conector de interfaz Ethernet (LAN) y un bloque terminal de entrada de energa en donde conecta los cables de entrada de alimentacin y de tierra.

La HMISTUG55 es una interfaz hombre-mquina es alimentada por 24VDC.

Fuente: http://ex-en.alliedelec.com/search/productdetail.aspx?SKU=70008075Figura 26. Magelis HMI HMISTUG55

Para su utilizacin es necesario programarse por medio del software vijeo designer, en donde se puede colocar imgenes, interruptores, led, etc. Tambin, se utiliza el lenguaje de programacin, lenguaje C, para crear script y utilizarse para controlares variables internas o externas.Tabla 5. Evaluacin de alternativas de Pantalla HMICriterio de DiseoValorAlternativa

N1Alternativa

N2

Comunicaciones5+++++

Compatibilidad con equipos de otras gamas3++

Costo30+

Fiabilidad del producto4+++

+

0

-17

0

029

0

0

Resultados1729

Evaluando los resultados la alternativa seleccionada es la nmero dos (2), corresponde a la pantalla MAGELIS HMI HMISTUG55. Otra razn de peso por la que se seleccion este dispositivo, es la fiabilidad que posee y su versatilidad para comunicarse con elementos de la misma gama o la misma marca de venta en este caso Schneider Electric.Caractersticas de la pantalla Magelis HMI: HMISTUG55. Es una interfaz de usuario maquina (Human Machine Interface) utilizada para visualizar procesos industriales automticos o de control.

Para su utilizacin es necesario programarse por medio del software vijeo designer, en donde se puede colocar imgenes, interruptores, led, etc. Tambin, se utiliza el lenguaje de programacin, lenguaje C, para crear script y utilizarse para controlares variables internas o externas.La HMISTUG55 es una interfaz hombre-mquina es alimentada por 24VDC.

La pantalla es de 3.5 pulgadas, su resolucin es de 320x240 (QVGA), tiene 65k colores y leds de luz de fondo, la tecnologa de la pantalla es de TFT, tiene puerto serial y puerto Ethernet. (Schneider Electric, 2014)La HMI contiene:

Un mdulo de visualizacin

Un mdulo posterior

Una llave de ajuste

Soporte USB estndar con cable tipo A

Un Tee anti-rotacin

Bloque terminal de alimentacin

Gua de referencia rpida

Fuente:http://download.schneiderelectric.com/files?p_Reference=EIO0000000614&p_EnDocType=User%20guide&p_File_Id=163031101&p_File_Name=EIO0000000614.04.pdfFigura 27. Contenido de la HMIEn el mdulo posterior tiene conectores de puerto USB, conector serial I/F (host de E/F de 8 pines RJ45) en donde conecta un cable de RS-232C o RS485 (seria) (desde el host/PLC) a la unidad (puerto Y), tambin tiene un conector de interfaz Ethernet (LAN) y un bloque terminal de entrada de energa en donde conecta los cables de entrada de alimentacin y de tierra.

Fuente:http://download.schneiderelectric.com/files?p_Reference=EIO0000000614&p_EnDocType=User%20guide&p_File_Id=163031101&p_File_Name=EIO0000000614.04.pdfFigura 28. Conectores del mdulo posterior3.7 Seleccin del Protocolo de ComunicacinSe estableci el protocolo de comunicacin Modbus RS-485 ya que es compatible con el PLC y la pantalla HMI escogidos anteriormente;Est basado en la arquitectura maestro/esclavo, permite mayor disponibilidad para la conexin de dispositivos electrnicos industriales, por ser pblico, muy seguro, no requiere licencias, su implementacin es fcil y requiere poco desarrollo.3.8 Seleccin de la Celda de CargaPara la seleccin de nuestra celda de carga de tuvimos en cuenta factores importantes los cuales nos llevaron a la consecucin del modelo ms idneo para el trabajo.Tipo de pesaje. Pesaje por suspensin: Las celdas de carga se disponen de forma colgante en un aparejo o mdulo de suspensin, ellas toman la deformacin por tensin y la traducen a un voltaje variable, son ideales para tolvas suspendidas.

Pesaje de cargas fijas:En este caso se disponen las celdas de carga atornilladas a la estructura en un arreglo hecho con perfiles de hierro, ellas toman la deformacin por esfuerzo cortante y la traducen a voltaje analgico variable, son ideales para pesaje de tolvas y silos.De este apartado el tipo ms apropiado para nuestra aplicacin es la de pesaje de cargas fijas puesto que la medicin de peso hecho en las tolvas se realiza en base a la carga fija que tenga en el momento de despachar agregados para el llenado de los carros mezcladores.Clases de celda de carga. De un solo punto: Similar a una viga al corte pero diseada para aplicaciones de capacidades ligeras tales como basculas de banco. Comnmente construidas en aluminio entre 1 y 1000kg.

Doble viga al corte: Una celda de carga en forma de viga fijada en ambos temimos con la carga aplicada en el centro. Su construccin vara segn la aplicacin. Las capacidades van desde 500kg hasta 100.000kg.

Viga al corte: una celda de carga en forma de viga fijada en un trmino a la estructura con la carga aplicada al otro trmino. Su construccin vara dependiendo de la aplicacin. Las capacidades van desde 500Kg y 10.000Kg.

Viga S: Formada como la letra S ms comnmente utilizada para suspender una tolva de pesaje con tensin aplicada por medio de estiramiento. Las capacidades tpicamente van desde 12kg hasta 20.000Kg. En este apartado se analiza la forma fsica d