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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS “FRANCISCO GARCÍA SALINAS”
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
“Diseño y construcción de un Sistema Automatizado de Extracción de Miel de Abeja controlado con el PLC S7-200”
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
PRESENTA:
Tiberio Nava Delgado ZACATECAS, ZAC., ABRIL DEL 2006
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Agradecimiento Hoy quiero dar las gracias primeramente a Dios por haberme dado la oportunidad de vivir, a mis padres, Maria Refugio y Pedro (q.e.p.d), a la Familia Sifuentes Nava, Ortega Nava, García Nava, Nava Ávila, Nava Ávila, Nava Escobedo, Nava Alegría, Castro Nava, a mi novia Mary, a mis amigos y maestros por creer en mi y brindarme su apoyo para poder superarme.
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ÍNDICE Pag.
Capitulo 1
Antecedentes .........................................................................................
2
1.1 1.2 1.3
Introducción .............................................................................................. Objetivo .................................................................................................... Justificación ..............................................................................................
3 8 8
Capitulo 2
Proceso de extracción de miel .............................................................
9
2.1 2.2
Proceso Actual .......................................................................................... Mejoras propuestas ...................................................................................
10 17
Capitulo 3
Circuiteria .............................................................................................
37
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
Simbología ................................................................................................ Señales de entrada al PLC ........................................................................ Diagramas de conexión de entradas del PLC ........................................... Señales de salida del PLC ......................................................................... Diagramas de conexión de salidas del PLC .............................................. Etapa de potencia ...................................................................................... Circuiteria Adicional ................................................................................
38 39 41 43 47 49 50
Capitulo 4
Programación .......................................................................................
51
4.1 4.2
Diagrama de flujo ..................................................................................... Programa en escalera ................................................................................
52 54
Conclusiones .................................................................................................................
69
“Variador de velocidad para motores asíncronos” ................................. “Electro válvula” .................................................................................... “Sensor de Nivel Ultrasónico” ...............................................................
70 84 90
Bibliografía ...................................................................................................................
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Apéndice A Apéndice B Apéndice C
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CAPÍTULO 1
ANTECEDENTES
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1.1 Introducción La apicultura en sí comenzó cuando el hombre aprendió a proteger, cuidar y controlar el futuro de las colonias de abejas que encontró en árboles huecos o en otras partes. Gradualmente se llegaron a usar colmenas separadas, sustituyendo la morada natural de las abejas; por razones de conveniencia y de seguridad se fueron reuniendo en apiarios. La construcción de las colmenas dependía de los materiales que se encontraban a mano en la zona y de las habilidades de las diferentes comunidades. Es casi seguro que la colmena no tuvo un origen único: se fue imponiendo como un desarrollo inevitable en toda región poblada por abejas melíferas, a medida que el hombre fue progresando desde la caza y recolección de alimentos, a la producción de los mismos y comenzó su existencia con residencia fija.
Es probable que en los grandes bosques de Europa la primer colmena haya sido un árbol caído, en el cual las abejas silvestres formaron su nido. El tronco se separaría del resto del árbol, cortándolo con hacha y azuela, una técnica usada durante la Edad de Piedra. También se hicieron colmenas con corcho y otros tipos de corteza de árbol y más adelante, con tablas gruesas cortadas de troncos de árboles.
En algunas comunidades agrícolas se desarrollaron técnicas para fabricar recipientes de paja o de cerámica y estos canastos también se usaron para cobijar a las abejas. Estos cestos han cambiado poco en el transcurso de los años y los cestos de paja trenzada se hacen hoy día en la misma forma en que se fabricaban hacia el año 5,000 A.C. En realidad, la lezna de hueso, similar a la usada por el sestero mesolítico, se siguió empleando para la fabricación de colmenas de paja destinadas a abejas hasta la década de los 50s, en un pequeño valle de Yorkshire en Inglaterra. Más tarde aparecieron canastos tejidos fabricados con diversos materiales como ramitas flexibles de avellano. En Egipto se han encontrado muestras hechas entre el 3,000 y 2,000 A.C. Las colmenas de mimbre todavía persisten en algunas partes de Europa.
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Nunca se ha determinado con exactitud el país de origen de las abejas, pero se han encontrado específicamente en Alemania, algunas fosilizadas, muy parecidas a la Apis Mellifera. No existe duda alguna de que la especie estaba profusamente distribuida en Europa, Asia, y África mucho antes de que apareciera el hombre; y, como ocurre con los otros animales y plantas, su apariencia y costumbres han ido modificándose para adaptarse al medio ambiente; hoy en día reconocemos dos tipos diferentes, conocidos, respectivamente, como las abejas negras y amarillas. Hablando a grandes rasgos, las variedades negras se encuentran en las frías regiones nórdicas y las amarillas en las zonas más templadas o cálidas.
ESQUEMA ACTUAL DE LA APICULTURA
Se ha visto que la apicultura se ha extendido en la actualidad por todas las partes habitables del mundo. Cubre una extensión territorial posiblemente mayor que cualquier otra rama de la agricultura y de ella depende el éxito de algunas de las otras ramas de esta actividad.
Las normas de apicultura en el Viejo y el Nuevo Mundo tienden a diferir. En general, el Nuevo Mundo da una cosecha más rica en miel, pero el Viejo Mundo está más densamente poblado por abejas melíferas, así como sucede con los seres humanos. En general, el Nuevo Mundo provee inventos más útiles para el manejo de las abejas y sus productos, mientras que el Viejo Mundo todavía contribuye relativamente con más descubrimientos fundamentales sobre las abejas.
Existe gran diferencia entre el equipo usado para la apicultura en el Viejo y el Nuevo Mundo, aunque aquí también, como en toda generalización, hay notables excepciones. La tradición juega una parte importante en la apicultura europea y muchas veces parece actuar como freno de los desarrollos prácticos, mientras que en algunos de los países más nuevos las técnicas apícolas han progresado sin impedimentos. El equipo de apicultura usado en el Nuevo Mundo tiende a ser simple, uniforme y en lo posible mecanizado, porque la mano de obra es costosa; mayormente se usan colmenas Langstroth
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o Dadant. En Europa las colmenas difieren de un país a otro y se encuentran en uso, en un mismo país, una gran variedad de colmenas "standard". Estas colmenas usan marcos y por consiguiente, hojas de cera, de diferentes formas y tamaños así como tapas y excluidoras de reinas. Muchas de estas colmenas son complicadas y están construidas de manera que más bien tienden a reducir y no aumentar la producción de miel. En los países europeos un hombre puede atender 100-300 colmenas según el método de manejo y grado de mecanización. En Australia, la cantidad es mayor; en California los apicultores más mecanizados pueden atender 1,000 y hasta 2,000 colmenas cada uno.
En el Nuevo Mundo las abejas constituyen un medio de vida; el rendimiento en miel promedio en la mayoría de los países varía individualmente de 18 a 36 kilos por colmena y el rendimiento promedio en las mejores zonas para apicultura puede ser de 90, 135 o hasta 180 kilos. En el Viejo Mundo es mucho más alta la proporción de apicultores que realizan esta actividad por "hobby" o como entrada adicional, con 5, 10 o hasta 50 colmenas y una cosecha de 5 a 18 kilos por colmena.
Europa. tiene aproximadamente 13 millones de colmenas de abejas, un promedio de 7 por cada 2.6 Km., una densidad de colmenas siete veces mayor que la de cualquier otro continente. El rendimiento promedio de miel por colmena es aproximadamente de 9 kilos por año; aunque éste es más alto que en Africa (donde la mayoría de las colmenas son primitivas), sólo equivale a una tercera parte del rendimiento del Nuevo Mundo en su totalidad.
La cantidad total de miel recolectada de las colmenas en África es de alrededor de 83,000 toneladas; mucha de la cual se convierte en cerveza de miel.
América. Las plantas nativas del Nuevo Mundo se desarrollaron en ausencia de la abeja melífera, pero unas cuantas de estas plantas forrajeras suministran el alimento más rico disponible en cualquier parte del mundo. Algunas de las plantas productivas de forraje en la actualidad derivan de especies oriundas del Viejo Mundo, pero eso no sucedía así cuando las abejas fueron llevadas ahí por vez primera, ni toda la cosecha actual proviene de
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plantas que fueron introducidas. Pero seguramente es cierto, que los Continentes del Nuevo Mundo - América del Norte y del Sur y Australia- dan cosechas mucho más elevadas que el Viejo Mundo y ésta es una demostración impresionante de la adaptabilidad de la abeja melífera.
Norteamérica tiene casi cinco millones de colmenas con un rendimiento promedio de miel de 25 kilos en Estados Unidos de América (E.U.A.) y 55 kilos en Canadá. En todos los E.U.A. hay prácticamente una colmena por milla cuadrada y menos de una por cada diez millas en Canadá - un octavo y un ochentavo, respectivamente a la densidad promedio de Europa. Por lo general la apicultura es una profesión para ocupación plena o parcial, con tenencias de hasta varios miles de colmenas. En algunas zonas del este, donde el clima es más parecido al europeo, los rendimientos de miel son inferiores y la cantidad de colmenas por propietario es mucho más reducida y -como en Europa- la tendencia parece indicar un mayor interés en las abejas mismas.
Hay cuatro millones de colonias en América Central y Sudamérica, con una densidad y promedio de dos colmenas por milla cuadrada. Pero todavía este continente está despoblado de abejas melíferas y grandes áreas de tierra productiva en néctar se encuentran desaprovechadas por los apicultores. La parte tropical de Sudamérica es el habitat de muchas especies de abejas sin aguijón, algunas de estas especies son mantenidas por su miel, pero las abejas europeas prosperan allí y más aún la subespecie africana Apis mellifera adansonií, introducida en 1956. El rendimiento promedio por colmena para América Central y del Sur es en su totalidad, de aproximadamente 27 kilos y la producción anual es de alrededor de 100,000 toneladas, producidas por cuatro millones de colmenas; una gran cantidad de esa miel se exporta.
En Australia y Asia existen alrededor de 200,000 colonias en Nueva Zelanda, con un rendimiento aproximado de 6,000 toneladas de miel, de los que se exportan tres cuartas partes o más a Europa. Hay alrededor de dos colmenas por milla cuadrada, que da un promedio de 30 kilos de miel. Los eucaliptos, que predominan como fuente de néctar en la apicultura australiana, no son nativos de Nueva Zelanda y la apicultura allí no es muy
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diferente a la que se realiza en algunas partes de América. Australia arroja algunos de los rendimientos de miel más altos del mundo; el promedio para todo el país es de 36 kilos.
Australia produce alrededor de 18,000 toneladas de miel por año, de las cuales se exportan a Europa 8,000- 10,000; en todo el país hay solamente alrededor de una colonia por cada siete millas cuadradas.
En el presente trabajo se describe como se puede aplicar el PLC S7-200 a la apicultura específicamente en la extracción de miel.
En el capitulo 1 se aborda la historia de la apicultura y un promedio de la producción de miel en el mundo. También en este capitulo se tiene el objetivo del proyecto que se desea alcanzar con la realización de esta tesis y la justificación.
En el capitulo 2 se describe el proceso de extracción de miel en la actualidad, como las partes de una colmena, las herramientas que se utilizan para el proceso y los pasos que se siguen para la extracción de miel. También en este capitulo se describen las mejoras propuestas al proceso, se explica como deben de ser y como funcionan las bandas, transportadoras, extractor, desoperculadora y rejillas que entran al extractor.
En el capitulo 3 se muestra la simbología que se utiliza en esta tesis, las señales de entrada y salida al PLC S7-200 con diagramas de conexión de entradas y salidas respectivamente, la etapa de potencia y circuiteria adicional.
En el capitulo 4 se muestra un diagrama de flujo para entender a simple vista como funciona el programa del proyecto. También se puede observar en este capitulo lo que es el programa en escalera que ejecuta el control del sistema.
Se ponen de manifiesto las conclusiones a las que se llego con el presente trabajo, así como la bibliografía que se consulto para su realización. De igual forma se presentan anexos que fueron de utilidad para el desarrollo del trabajo.
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1.2 Objetivo Diseñar un sistema automatizado de extracción de miel controlado por el PLC S7-200 que cumpla con las normas de salubridad y que sea capaz de obtener mas miel en menor tiempo.
Este sistema debe usarse desde la llegada de las alzas a la sala de extracción hasta la salida, esto implica cinco puntos para automatizar: 1. Sacar los bastidores del alza. 2. El desoperculado. 3. La extracción de miel. 4. El meter los bastidores al alza vacía 5. El transportar los bastidores a cada sección antes mencionadas.
1.3 Justificación Al realizar el proceso de extracción de miel como hasta ahora se viene realizando en nuestro estado implica mucho trabajo para el apicultor ya que todo el procedimiento se hace manual, por lo que se tomo la decisión de automatizar este proceso para evitar el trabajo duro del apicultor, como también se busca tener una miel libre de impurezas ya que el apicultor no tiene contacto con la miel y el mas beneficiado es el consumidor.
Es de suma importancia elevar la calidad, ya que en la actualidad el mercado de la miel a nivel mundial es muy competitivo.
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CAPÍTULO 2
PROCESO DE EXTRACCIÓN DE MIEL
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2.1 PROCESO ACTUAL El proceso de extracción de miel inicia cuando el apicultor observa que la colmena tienen suficiente miel en las alzas, una alza es una caja hecha de madera que mide 51cm. de ancho, 41 de largo y 15 cm de alto como se puede observar en la Figura 2.1, en el centro tiene 8 bastidores, estos miden 48.5 en la parte superior, 45 cm. en la parte inferior y 14 cm de los lados (Figura 2.2), los bastidores pueden ser de madera o plástico, en los bastidores es en donde las abejas juntan la miel, para un mayor entendimiento se muestran las partes de una colmena en la Figura 2.3.
Figura 2.1.- Medidas de un alza.
Figura 2.2.- Medidas de un bastidor.
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Figura 2.3 .- Partes de una colmena.
Una vez que el apicultor observa que las abejas llenaron o opercularon todo el bastidor de miel, como se muestra en la Figura 2.4, se continúa en la extracción de las alzas de la colmena, esto se hace cambiando alzas llenas de miel por alzas vacías de miel con cera, este procedimiento se realiza mediante los pasos siguientes:
Figura 2.4 .- Se observa si el bastidor esta lleno de miel.
1. Se juntan las alzas vacías de miel junto a cada colmena (el numero de alzas vacías depende de las alzas llenas que tenga la colmena).
2. Se quita la tapadera de la colmena y esta se pone con la parte hueca hacia arriba, luego se quita el alza (como se muestra en la Figura 2.5) y se empieza a sacudir el alza contra el techo, (el alza se deja caer sobre la tapadera varias veces y las abejas caen en la parte hueca de la tapadera, esto evita que haya mucha abeja muerta en el proceso), este paso es para llevarse el mínimo de abejas de la colmena.
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Parte hueca de la tapadera
Figura 2.5 .- Se quita el alza llena de miel.
3. El alza ya sacudida es llevada a un lugar especifico del apiario (este lugar puede ser en el centro del apiario, si el apiario lo permite, si no puede ser en un lado donde no haya mucha abeja), conforme se llevan las alzas se tapan bien para que el alza no se vuelva a llenar de abejas.
4. Una vez que se terminan de cambiar las alzas llenas de miel estas son cargadas hacia el vehículo que las va a transportar (el vehículo puede ser una camioneta o una traila estirada por una camioneta, el trasporte debe de estar limpio para evitar contaminantes), el transporte de las alzas debe ser bien tapado para evitar contaminantes que pueda adquirir la miel durante el traslado hacia la sala de extracción.
5. Cuando ya están bien tapadas las alzas para su traslado, estas son llevadas a la sala de extracción.
La sala de extracción es un cuarto bien construido, según las normas Oficiales de salud para la extracción de miel, y que no puedan entrar las abejas, cuya función es extraer la miel de los bastidores de las alzas de producción, mediante el empleo de una máquina centrífuga.
Como toda producción, esta consta también de varias fases, para obtener el producto deseado.
1. Sacar los bastidores llenos de miel de las alzas.
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2. Pasar al desoperculado, que es la extracción de la capa de cera que la abeja produce sobre el total de la superficie del panal para que no escurra la miel, ya lleno de miel madura. 3. Meter los bastidores al extractor, este saca la miel de los bastidores por medio de la fuerza centrífuga. 4. Sacar los bastidores del extractor y colocarlos en un alza vacía.
Con el desoperculado ayudamos a la extracción y también para que la miel fluya con total libertad. Al desoperculado se le puede lograr a través de diferentes modos, nosotros nombraremos dos formas, las cuales son las más utilizadas por los apicultores de hoy en día, estas formas son:
Mediante el empleo de un cuchillo manual (Figura 2.6) que contiene a su alrededor una resistencia, que gracias al calor que desprende, puede derretir a la capa de cera, la cual como ya explicamos, dificulta la salida de la miel del panal.
El cuchillo desoperculador casi no se recomienda porque si este se calienta a mas de 60° C puede cambia el color y el sabor de la miel y hasta puede perder muchas de sus propiedades, por lo que si se trabaja con este cuchillo se tiene que tener mucho cuidado de no pasar este limite.
Figura 2.6 .- Cuchillo Eléctrico
Y la otra manera, es empleando un cepillo manual (Figura 2.7), este tiene las cerdas un poco rígidas para rasgar lo que es la cera y así permitir el paso de la miel.
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Figura 2.7 .- Cepillo Desoperculador
Se deben desopercular los panales encima de un banco desoperculador (Figura 2.8) o algo que nos sirva como tal, con una salida para que la miel que escurra, caiga en una cubeta, tal miel sea llevada a un tanque de sedimentación, y no se quede con los opérculos (cera).
Figura 2.8 .- Banco Desoperculador
En el mismo banco se colocan los panales desoperculados mientras se pasa al extractor, para que la miel que sueltan, caiga dentro del banco desoperculador.
Es importante conocer el mecanismo de una máquina centrífuga (Extractor), para tener una idea más exacta de cómo es su funcionamiento, aunque este sea demasiado sencillo.
Estos mecanismos pueden tener diferentes formas y capacidades de cuadros. Los hay de tambor horizontal o vertical como se ve en la Figura 2.9, y con capacidades de 2 a 80 bastidores, etc. Pero lo más importante que hay que saber es con respecto a su velocidad. Esta velocidad, no es cualquiera, sino que esta debe ser lenta al principio, para evitar la
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ruptura de los panales, por su gran peso, por ello los motores que hacen funciona a la máquina están embragados.
La velocidad que debe de alcanzar el extractor es de aproximadamente 350 revoluciones por minuto (rpm) y se debe dejar a ese régimen durante 3 a 5 minutos, pero también depende mucho del tipo de miel ya que hay una miel más líquida y por lo tanto en ese caso se necesita menor velocidad y tiempo.
Figura 2.9 .- Extractores de tambor verticales y horizontal
Estos extractores se cargan manualmente bastidor por bastidor por lo que resulta muy cansado.
La miel extraída puede almacenarse en tanques de sedimentación para extraer restos de cera u otras sustancias que pudo adquirir la miel para luego pasarla a cubetas, tambos o barriles en donde ya es almacenada y transportada la miel.
En la actualidad con los métodos mencionados se extracta aproximadamente 12 alzas por hora con 5 personas.
Para entender mejor el proceso de extracción de miel se muestra el diagrama de bloques detallado el proceso.
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2.2 MEJORAS PROPUESTAS Se propone utilizar un equipo automático, que cumpla con las normas de salubridad para la extracción de miel, que se use a partir de la llegada de las alzas a la sala de extracción hasta la salida de la misma.
En este equipo se utiliza una serie de bandas y un par de transportadores que tengan un sistema para que agarren los bastidores y los pase por una máquina desoperculadora, la cual conste de cepillos, eliminando el material no deseado, el bastidor sale por el otro sector de la máquina desoperculadora, ya limpio listo para entrar a la máquina centrífuga, donde ahí se extraerá la miel que luego será vendida y consumida.
Para explicar el proyecto, este se dividió en 4 secciones como se puede observa en la figura 2.10.
Figura 2.10.- Vista lateral de línea de extracción de miel.
La sección A está compuesta por una banda transportadora (Figura 2.11), un transportador aéreo con un sistema de levantamiento a base de aire (Figura 2.12) y un par de sensores ópticos (Figura 2.15).
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Figura 2.11.- Banda Transportadora
La banda transportadora tiene una especie de pequeños cajones, como se puede observar en la Figura 2.11, estos son para que el personal ponga el alza en la banda y esta se coloque en la posición correcta y al momento de que vayan a ser sacados los bastidores de el alza no haya ningún problema, la banda transportadora termina en la sección D ya que al momento de que el alza quede sin bastidores está continuara para ser llenada con bastidores vacíos.
Figura 2.12.- Transportador aéreo con sistema de levantamiento a base de aire.
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El transportador aéreo inicia en la sección A y termina en la sección C, este transportador es de doble riel, entre los rieles va una cadena que es movida por un motor, este motor es el que se encarga del movimiento horizontal, entre las cadenas va enganchada la estructura que sostiene el sistema de levantamiento fijo, el sistema de levantamiento cuenta con 16 válvulas de aire y un motor, las válvulas tienen la función de levantar y soltar los bastidores (Figura 2.13), estas estarán acomodadas de la siguiente manera, ocho válvulas enfrente (Figura 2.17) y ocho atrás, por lo que son dos válvulas por bastidor como se puede observar en la Figura 2.18, esto es para tener un mejor agarre de los bastidores ya que en el recorrido de los transportadores, los bastidores se pudiera mover y mas cuando se este desoperculando (esto se hace en la siguiente sección), ya que se estaría en contacto con los cepillos desoperculadores, otra característica de las válvulas es que están sostenidas por un brazo (Figuras 2.17 y 2.18), pero no están fijas a el por lo que las válvulas se pueden mover sobre el brazo, esto es porque en la siguiente sección los bastidores se deben de separar un poco; las válvulas están conectadas a un extractor de aire (Figura 2.14), como su nombre lo dice su función es extraer aire, cuando se desea levantar los bastidores se activara el extractor y cuando se desea soltarlos simplemente se desactivara el extractor de aire; la función del motor es subir y bajar las válvulas de aire, esto lo hace mandando de la siguiente manera, cuando se conecta de una forma empieza a girar hacia un lado pero si cambiamos la polaridad girara hacia el lado contrario porque es un motor de CD, por lo que se controla la subida y bajada con dos señales digitales.
Figura 2.13.- Válvulas para agarrar los bastidores.
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Figura 2.14.- Extractor de aire.
El sensor óptico nos indica cuando hay presencia de un objeto, esto lo hace mandando una señal, el que se utiliza en este proyecto es el de la Figura 2.15
Figura 2.15.- Sensor óptico.
La función de esta sección es sacar los bastidores del alza, esto se hace de la siguiente manera; a la llegada de las alzas a la sala de extracción, estas se colocaran en la banda transportadora, por una persona, cuando el alza llega a cierta distancia donde se encuentra un sensor óptico se detendrá la banda y luego se activara de forma descendente el motor, del sistema de levantamiento, para que bajen las válvulas, una vez que el motor termine de
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bajar las válvulas, estas estarán sobre los bastidores, se activa el extractor de aire y por resultado las válvulas agarran los 8 bastidores a la vez, luego se activara de forma ascendente el motor, y una vez que los bastidores terminen de subir se activara la banda transportadora hasta que otra alza este en posición para sacar los bastidores y al mismo tiempo se activara el transportador hasta que otra alza este en posición, el transportador lleva los bastidores a la siguiente sección.
En la Figura 2.16 se muestra una vista lateral de como se agarraran los bastidores con las válvulas de aire.
Figura 2.16.- Vista lateral de las válvulas sosteniendo un bastidor.
Ahora en la Figura 2.17 se puede observar la extracción de los bastidores del alza pero de una vista de frente.
Figura 2.17.- Vista de frente a la extracción de los bastidores del alza.
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En la figura 2.18 se puede observar una vista lateral de como se extraen los bastidores de el alza.
Figura 2.18 .- Vista lateral de la extracción de bastidores del alza.
A continuación se muestra en la Figura 2.19 como seria esta sección.
Figura 2.19 .- Sección A, Obtención de los bastidores.
La siguiente sección B está formada por el transportador que viene de la sección anterior, una máquina desoperculadora, una bomba, un sensor de nivel.
El transportador en esta sección tiene la función de meter los bastidores en la máquina desoperculadora.
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Antes de ingresar los bastidores a la máquina desoperculadora las válvulas de aire se abren un poco entre ellas, ya que estas vienen muy juntas, esto se logra ya que las válvulas van por una guía y esta es la que se abre, se calcula que se separen entre si aproximadamente entre 10 y 15 cm, una vez que los bastidores pasen por la desoperculadora se volverán a juntar como se muestra en la Figura 2.20.
Figura 2.20.- Vista superior de la entrada y salida de los bastidores.
El proceso de desoperculado se considera que será rápido, ya que se estarían desoperculando los 8 bastidores a la vez, esto es una alza a la vez, en la Figura 2.21 se muestra como seria la desoperculadora de una vista superior.
Figura 2.21 .- Vista superior de la desoperculadora propuesta.
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La máquina desoperculadora funcionarían en forma automática, con 9 cepillos en forma rectangular, estos funcionarían por una cadena arrastrada por un motor y los cepillos estarán girando en sentido de las manecillas del reloj, el bastidor con cera y miel pasara entre los cepillos para que se rasgue y se proceda al desoperculado del mismo.
La desoperculadora estará conectada a una bomba de miel (Figura 2.22) para extraer toda la miel que caiga en ella, y sea llevada al tanque de sedimentación (Figura 2.23), la bomba prendera cada vez que la desoperculadora tenga miel, para lograr esto, en la desoperculadora se pondrá un sensor de nivel ultrasónico (Figura 2.24), a este sensor se le tomaran muestras cada minuto por lo que si cuando se toma la muestra el nivel de la miel es del 20 % la bomba se prendera y permanecerá prendida por un minuto, una vez pasado ese tiempo se consultara el sensor de nivel, si el nivel de la miel es menor del 20 % se apagara la bomba pero si todavía el nivel sigue mayor que el 20 % la bomba permanecerá prendida otro minuto y cuando se termine este tiempo se volverá a consultar el sensor, así sucesivamente hasta que el nivel del sensor sea menor del 20 %.
Para obtener mayor información del sensor de nivel ver Apéndice C.
Figura 2.22.- Bomba de miel.
Como se puede observar en la Figura 2.23 los tanques de sedimentación por lo general son tinacos de agua ya que cumplen con las normas de salubridad, por lo que en este caso se planea usar dos de estos con capacidad de 3000 litros cada uno, ya que en estos caería la miel de la desoperculadora y también del extractor.
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Figura 2.23.- Tanques de sedimentación.
Figura 2.24.- Sensor de nivel ultrasónico (Apéndice C).
La máquina desoperculadora también tendrá lo que es una rejilla en la parte inferior, esta es para que se filtre la miel y eliminar lo más posible de cera, cada que el personal lo considere necesario se retirara la rejilla para quitarle la cera y esta sea almacenada, mientras la rejilla esta en limpieza se pondrá otra, el cambio de rejillas se efectuara por la abertura de uno de sus lados (Figura 2.25) y mientras la desoperculadora esta apagada.
Figura 2.25.- Vista lateral de la desoperculadora.
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La desoperculadora se apagará cuando el extractor esté sacando la miel de los bastidores ya que se calcula serán aproximadamente de 6 a 8 minutos, y en ese tiempo no tiene caso que este funcionando.
En la Figura 2.26 se puede observar como quedaría la sección B completa.
Figura 2.26 .- Sección B, desoperculado de los bastidores.
La Sección C consta de dos transportadores, uno que viene de la sección anterior y el otro inicia en esta sección, sensores ópticos, rejillas, una banda transportadora en forma de anillo, el extractor, un variador de velocidad y una bomba de miel.
Las características del transportador que inicia en esta sección seria igual al que inicio en la primera sección.
Los sensores ópticos serian iguales a los de la primera sección.
Las rejillas que entran al extractor se harían de forma especial ya que en estas se extractaría la miel, a los lados llevaran una especie de riel para ensamblar en las charolas (Figura 2.27 y 2.28), a cada rejilla le cabrán 8 bastidores (la capacidad de 1 alzas), se pondrá un sensor óptico que indicara cuando los bastidores están en la rejilla, también tendrá un seguro para los bastidores, este seguro es para cuando la rejilla este girando en el extractor no se caigan los bastidores de la rejilla.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Figura 2.27 .- Vista Superior de la rejilla.
Figura 2.28.- Vista lateral de la Rejilla.
El extractor de miel será una máquina centrífuga de tipo horizontal en forma circular (Figura 2.9), donde el bastidor ya desoperculado con miel gire a una velocidad aproximada de 350 rpm, y por medio de la centrifugación la miel por ser más liviana que la cera salga del bastidor y quede pegada a las paredes de la máquina.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
El extractor estará formado por 4 charolas separadas 90º entre si (Figura 2.29), dos motores, y una bomba de miel (Figura 2.22).
Figura 2.29 .- Vista lateral del interior del Extractor.
Las cuatro charolas tendrán la función de cargar lo que son las rejillas, por lo que estas tendrían una especie de carril para que las rejillas se ensamblen y al momento de girar queden bien sujetas las rejillas, los carriles tendrían balines, como se muestra en la Figura 2.30, para cuando el extractor se este cargando las rejillas puedan moverse fácilmente y colocarse en posición, también cada charola va a tener un seguro en los carriles (Figura 2.31) para cuando este en movimiento las rejillas no se puedan mover horizontalmente y causen algún daño.
Figura 2.30.- Vista Superior de un Carril.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Figura 2.31.- Vista Superior de las charolas.
El primer motor es trifásico ya que es el encargado de mover lo que son las charolas, este tendrá que moverlas 90º para que sean cargadas, una vez cargado el extractor girara a la velocidad determinada para la extracción de miel, con la señal que activa el motor también activara los seguros de las charolas, ya que estos son ganchos que se abren o cierran con una señal.
La velocidad máxima del extractor debe ser alcanzada poco a poco si no se rompen lo bastidores, por lo que para alcanzar la velocidad poco a poco se le va a poner al motor un variador de velocidad.
El variador de velocidad es un dispositivo de la marca Schneíder Electric modelo ATV 11......A, cuenta con un display y teclas (Figura 2.32) para ser programado, se conecta a la red monofásica de 110...120 V, y su salida va a un motor trifásico de 200...230 V, en este variador se puede programar la velocidad máxima (200 rpm) y mínima (0.0 rpm) como también el tiempo en que quiera que se llegue a la velocidad programada, el tiempo máximo es de 99.9 segundos, por lo que para el proyecto se programaría con una velocidad inicial de 0.0 rpm a 100 rpm en el tiempo máximo que son 99.9 segundos, por lo que en los
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
primeros 99.9 segundos se va ira incrementando la velocidad hasta llegar al máximo de 100 rpm y en esta velocidad se mantendrá por tres minutos mas para extractar lo máximo de miel, para activar el variador simplemente se manda una señal digital del PLC.
Para obtener mas información sobre el variador ver apéndice A.
Figura 2.32.- Variador de velocidad (Apéndice A).
El segundo motor monofásico estará encargado de la tapadera del extractor por lo que este se activara cada que se vaya a iniciar la extracción cerrando la puerta o cuando termine abriendo la puerta.
El extractor estará conectado a una bomba de miel, esta estará prendida cuando se este extractando miel o cuando el sensor de nivel ultrasónico nos lo indique, este medirá la cantidad de miel que se tiene en el extractor, se tomara lectura del sensor cada minuto y si el nivel sobrepasa el 20 % de la capacidad del extractor se prendera la bomba de miel (Figura 2.22) por un minuto, cuando se termine el minuto se tomara otra vez la lectura del nivel si sigue sobrepasando el 20 % la bomba permanecerá prendida otro minuto, así hasta que el nivel baje del 20 % entonces se apagara la bomba.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
La función de esta sección es la de extractar la miel y esto se hace de la siguiente manera; a la llegada de los bastidores en el transportador se activara un sensor óptico, entonces se parara el transportador, luego se mandara una señal al motor eléctrico para que baje los bastidores a la rejilla, una vez que los bastidores están en la rejilla se desactivara el extractor de aire para que las válvulas suelten los bastidores, entonces se mandara otra señal al motor eléctrico para subir las válvulas; una vez que la rejilla tenga los bastidores se activara el sensor óptico, entonces la banda transportadora en forma de anillo avanzara lo que es una rejilla y en esa posición se pondrá otra rejilla, empujando a la rejilla que se encuentra, una vez colocadas 2 rejillas en el extractor, el extractor girara 90º ya que tendrá capacidad para 8 rejillas por lo que cada par de rejillas estará a 90º de las otras, entonces quedara en posición otra rejilla para ser movida y cuando el extractor tenga 8 rejillas llenas de miel se bajara automáticamente la tapadera del extractor y empezara a girar por el tiempo determinado del usuario, cuando termine de girar, las rejillas que salen del extractor llegaran a una posición determinada por un sensor óptico, entonces las válvulas del segundo transportador agarran los bastidores sin miel para llevarlos a la ultima sección.
En la figura 2.33 se puede observar como seria esta sección.
Figura 2.33 .- Sección C, extracción de la miel de los bastidores.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
En el transcurso de la banda en anillo, antes de que la rejilla ingrese al extractor, habrá una especie de gancho que activara lo que es el seguro de los bastidores, y a la salida se encontrara otro gancho que lo desactivara para que los ganchos puedan sacar los bastidores.
La ultima sección consta del transportador que viene de la sección anterior y una banda transportadora, esta sección nada mas es para acomodar los bastidores vacíos de miel en las alzas vacías.
El transportador viene de la sección anterior y la banda transportadora viene de la primera sección ya que esta banda traerá las alzas para que sean cargadas con los bastidores libres de miel.
Cuando los bastidores llegan a cierta posición las válvulas de aire los colocan en el alza, una vez que las válvulas dejaron los bastidores la banda empieza a moverlos para que una persona recoja las alzas y las acomode en el transporte para que sean trasladadas al apiario y sean llenadas las alzas de miel nuevamente por las abejas.
A continuación se muestra en la Figura 2.34 como quedaría esta sección de una vista lateral.
Figura 2.34 .- Sección D, acomodo de los bastidores en las alzas.
En la Figura 2.35 y 2.36 se puede observar de una vista lateral y superior respectivamente, de el proceso completo de extracción de miel (uniendo todas las secciones antes mencionadas).
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Figura 2.35 .- Vista lateral de la Línea de extracción de Miel.
Figura 2.36.- Vista superior de la Línea de extracción de Miel.
La salida de las bombas de miel van a estar conectadas a una electro válvula (Figura 2.37), esta tiene dos salidas, esto es porque en la línea hay dos tanques de sedimentación,
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
por lo tanto cada salida va a dar a un tanque de sedimentación; se pondrá un sensor de nivel ultrasónico en cada tanque para saber cual es su nivel de miel, se estará tomando cada minuto lecturas del nivel de cada tanque, si el tanque que se esta llenando con miel llega al 95 % de su capacidad entonces se mandara una señal a la electro válvula para que desvié el flujo de miel hacia el otro tanque de sedimentación y así evitar el derramamiento de miel; para que el flujo de miel se cambie hacia un tanque antes se tomara lectura del sensor de nivel del tanque y si indica que el tanque no tiene un 95 % de su capacidad entonces si se puede llenar pero si no cumple con este requisito entonces se activara un paro general en toda la línea ya que si se sigue extractando habrá un derrame de miel.
Para obtener mas información de cómo funciona la electro válvula ver apéndice B.
Figura 2.37 .- Electro válvula de 3 vías (Apéndice B).
Después de que la miel tenga aproximadamente de 3 a 4 horas en el tanque de sedimentación se podría sacar una muestra para observar si ya la miel sale limpia, en el caso de que salga con cera se deja un tiempo mas pero en caso de que ya salga limpia entonces la miel se pasaría a lo que son los barriles o tambos, en estos ya se almacena y se transporta la miel, a estos barriles aproximadamente les caben de 300 a 330 kg de miel, estos son como se muestran en la Figura 2.38.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
La línea debe estar bien sincronizada tanto las bandas como los transportadores, para que si en un extremo de un transportador se están subiendo bastidores del otro se estén bajando, y por lo tanto se tendría una mayor eficiencia en la línea.
Figura 2.38.- Barril o Tambo.
La línea lleva un tablero de control, como se muestra en la Figura 2.39, este tablero tiene el control de la línea en forma automática y manual para mayor control de la línea por si alguna sección de la línea llegara a fallar, se pueden hacer pruebas por secciones.
AUTOMATICO
INICIO
PARO
MANUAL
GENERAL
BANDA 1
POSICIÓN 1
TRANSPORTA
POSICIÓN 2
DOR 1
MOTOR
MOTOR
MOTOR
DESOPERCUL
EXTRACTOR
EXTRACTOR
ADORA
EXTRACCIÓN
PUERTA
BANDA EN
POSICIÓN 3
TRANSPORTA
ANILLO
BOMBA 1
BOMBA 2
POSICIÓN 4
BANDA 2
DOR 2
Figura 2.39 .- Tablero de control
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Los SW de posición tienen la función de activar el sistema de levantamiento según la posición en la que estén, la primera posición es el levantamiento de los bastidores en el primer transportador, la segunda posición es en donde se bajan los bastidores del primer transportador, la tercera posición es en donde se suben los bastidores en el segundo transportador y la cuarta posición es donde se bajan los bastidores en el segundo transportador.
Toda la máquina en sus distintas partes y componentes que están en contacto con el producto (cadenas, cepillos, chapas, rejillas, charolas, etc.) son de acero inoxidable, lo que garantiza óptimas condiciones sanitarias.
Ventajas del proceso: 1. El proceso es automático por lo que no se requiere mucho personal para extractar. 2. El trabajo de extractar se reduciría a estar checando que el sistema funcione correctamente. 3. La miel saldría mas limpia, con menos contaminantes ya que el personal no tendría contacto directo con la miel. 4. Se planea que el equipo automático extracte aproximadamente 60 alzas por hora, por lo que sería una herramienta muy útil ya que se tendría una mayor producción en menos tiempo.
Desventaja del proceso: Se necesitaría ser un apicultor en gran escala, se calcula que aproximadamente mínimo unas 1000 colmenas, para que el costo de la máquina se recupere lo mas rápido posible.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
CAPÍTULO 3
CIRCUITERIA
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.1 Simbología Interruptor de Botón N.A. Interruptor de Palanca. Sensor Óptico.
Sensor de Contacto Fuente de C.D. Relevador. Led. A tierra. Fuente de C.A. Resistencia. Fusible. Contacto de Potencia de Relevador Contacto de Sobrecarga Motor
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.2 Señales de Entrada al PLC Dirección
Señal
Etiqueta
I 0.0
SW de botón N.A.
BA 1
I 0.1
SW de botón N.A.
BA 2
I 0.2
SW de palanca
S1
I 0.3
SW de palanca
S2
I 0.4
SW de palanca
S3
I 0.5
SW de palanca
S4
I 0.6
SW de palanca
S5
I 0.7
SW de palanca
S6
I 1.0
SW de palanca
S7
I 1.1
SW de palanca
S8
I 1.2
SW de palanca
S9
I 1.3
SW de palanca
S 10
I 1.4
SW de palanca
S 11
I 1.5
SW de palanca
S 12
I 2.0
SW de palanca
S 13
I 2.1
SW de palanca
S 14
I 2.2
SW de palanca
S 15
I 2.3
Sensor óptico
O1
I 2.4
Sensor óptico
O2
I 2.5
Sensor óptico
O3
Función Es el botón de encendido y apagado general. Es el botón de paro de emergencia general. Este SW es el que controla si la línea esta en automático o manual. Este SW controla el motor de la primera banda. Activa el sistema de levantamiento en la primera posición. Este SW controla el motor del primer transportador. Activa el sistema de levantamiento en la segunda posición. Este SW controla el motor de la banda en anillo. Activa el sistema de levantamiento en la tercera posición. Este SW controla el motor del segundo transportador. Activa el sistema de levantamiento en la cuarta posición. Este SW controla el motor de la segunda banda. Este SW controla el motor de la desoperculadora. Este SW controla el motor del extractor, extracción. Este SW controla el motor del extractor, puerta. Este SW controla el encendido y el apagado de la Bomba 1 Este SW controla el encendido y el apagado de la Bomba 2 Indica cuando una alza esta en posición para sacar los bastidores. Indica cuando los bastidores están en posición para ser movidos. Indica cuando los bastidores están en posición para caer.
Tabla 3.1.- Señales de Entrada al PLC (Inicio)
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Dirección
Señal
Etiqueta
I 2.6
Sensor óptico
O4
I 2.7
Sensor óptico
O5
I 3.0
Sensor óptico
O6
I 3.1
Sensor óptico
O7
I 3.2
Sensor óptico
O8
I 3.3
Sensor de contacto
G1
I 3.4
Sensor de contacto
G2
I 3.5
Sensor de contacto
G3
I 3.6
Sensor de contacto
G4
I 3.7
Sensor de contacto
G5
I 4.0
Sensor de contacto
G6
I 4.1
Sensor de contacto
G7
I 4.2
Sensor de contacto
G8
I 4.3
Sensor de contacto
G9
I 4.4
Sensor de contacto
G 10
I 4.5
Sensor Óptico
S_90
I 4.6
Sensor Óptico
OC
AIW0 AIW2 AIW4 AIW6
Sensor de Nivel Ultrasónico (4-20mA) Sensor de Nivel Ultrasónico Sensor de Nivel Ultrasónico Sensor de Nivel Ultrasónico
N1 N2 N3 N4
Función Indica cuando los bastidores están en la caja para empezar a moverse la banda en anillo. Indica cuando los bastidores están en posición para sacarlos de la caja. Indica cuando los bastidores están en posición para moverlos. Indica cuando los bastidores están en posición para ponerlos en el alza. Indica cuando el alza esta en posición para los bastidores. Este sensor identifica en que posición esta el primer gancho. Este sensor identifica en que posición esta el segundo gancho Este sensor identifica en que posición esta el tercer gancho Este sensor identifica en que posición esta el cuarto gancho Este sensor identifica en que posición esta el quinto gancho Este sensor identifica en que posición esta el sexto gancho Este sensor identifica en que posición esta el séptimo gancho Este sensor identifica en que posición esta el octavo gancho Este sensor identifica en que posición esta el noveno gancho Este sensor identifica en que posición esta el décimo gancho Este sensor indica el movimiento de 90 º del extractor. Este sensor es el que cuenta las rejillas que entran al extractor. Este indica cuando el nivel de miel de la desoperculadora. Este indica cuando el nivel de miel del extractor. Este indica cuando es el nivel de miel del tanque de sedimentación 1. Este indica cuando es el nivel de miel del tanque de sedimentación 2.
Tabla 3.1.- Señales de Entrada al PLC (Continuación)
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.3 Diagramas de Conexión de Entradas del PLC
Figura 3.1.- Conexión de las Entradas Digitales al CPU (Módulos 0 y 1)
Figura 3.2.- Conexión de las Entrada Digitales al Módulo 2
Figura 3.3.- Conexión de las Entradas Digitales al Módulo 3
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Figura 3.4.- Conexión de las Entrada Digitales al Módulo 4
Figura 3.5.- Conexión de las Entradas Analógicas de Corriente al Módulo EM231
Figura 3.6.- Conexión de las Entras Analógicas de Voltaje al Módulo EM231
El valor de la resistencia se obtuvo de la formula R=V/I=10V/20mA=500
T4N1 = Terminal 4 del sensor de Nivel Ultrasónico N1 T5N1 = Terminal 5 del sensor de Nivel Ultrasónico N1 T4N2 = Terminal 4 del sensor de Nivel Ultrasónico N2 T5N2 = Terminal 5 del sensor de Nivel Ultrasónico N2 T4N3 = Terminal 4 del sensor de Nivel Ultrasónico N3 T5N3 = Terminal 5 del sensor de Nivel Ultrasónico N3
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.4 Señales de Salida del PLC Dirección Q 0.0 Q 0.1 Q 0.2 Q 0.3 Q 0.4 Q 0.5 Q 0.6 Q 0.7 Q 1.0 Q 1.1 Q 2.0 Q 2.1 Q 2.2 Q 2.3 Q 2.4 Q 2.5 Q 2.6 Q 2.7 Q 3.0 Q 3.1
Señal o Dispositivo Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador
Etiqueta M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 MS 1 MB 1 E1 MS 2 MB 2 E2 MS 3 MB 3 E3 MS 4 MB 4 E4
Función Es el motor de la primera banda. Es el motor del primer transportador. Es el motor de la banda en anillo. Es el motor del segundo transportador. Es el motor de la segunda banda. Es el motor de la desoperculadora. Es el motor del extractor, extracción. Es el motor del extractor, puerta. Motor del primer sistema, subida. Motor del primer sistema, bajada. Es el extractor de aire del primer sistema. Motor del segundo sistema, subida. Motor del segundo sistema, bajada. Es el extractor de aire del segundo sistema. Motor del tercer sistema, subida. Motor del tercer sistema, bajada. Es el extractor de aire del tercer sistema. Motor del cuarto sistema, subida. Motor del cuarto sistema, bajada. Es el extractor de aire del cuarto sistema.
Voltaje
Relevador
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
Tabla 3.2.- Señales de salida del PLC (Inicio) UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Dirección Q 3.2 Q 3.3 Q 3.4 Q 3.5 Q 3.6 Q 3.7 Q 4.0 Q 4.1 Q 4.2 Q 4.3 Q 4.4 Q 4.5 Q 4.6 Q 4.7 Q 5.0 Q 5.1 Q 5.2 Q 5.3 Q 5.4 Q 5.5 Q 5.6
Señal o Dispositivo Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador Bobina del Relevador
Etiqueta MS 5 MB 5 E5 MS 6 MB 6 E6 MS 7 MB 7 E7 MS 8 MB 8 E8 MS 9 MB 9 E9 MS 10 MB 10 E 10
Función Motor del quinto sistema, subida. Motor del quinto sistema, bajada. Es el extractor de aire del quinto sistema. Motor del sexto sistema, subida. Motor del sexto sistema, bajada. Es el extractor de aire del sexto sistema. Motor del séptimo sistema, subida. Motor del séptimo sistema, bajada. Es el extractor de aire del séptimo sistema. Motor del octavo sistema, subida. Motor del octavo sistema, bajada. Es el extractor de aire del octavo sistema. Motor del noveno sistema, subida. Motor del noveno sistema, bajada. Es el extractor de aire del noveno sistema. Motor del décimo sistema, subida. Motor del décimo sistema, bajada. Es el extractor de aire del décimo sistema.
Voltaje
Relevador
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
24 Vcd
RAS-2410
B1
Es la bomba uno.
24 Vcd
RAS-2410
B2
Es la bomba dos.
24 Vcd
RAS-2410
Ele
Activa la electro válvula
24 Vcd
RAS-2410
Tabla 3.2.- Señales de salida del PLC (Continuación)
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Dirección
Señal o Dispositivo
Etiqueta
Q 6.0
Led
L1
Q 6.1
Led
L2
Función Indica cuando esta encendida la máquina. Indica cuando la máquina esta en paro.
Voltaje
Relevador
5 Vcd
----------
5 Vcd
----------
Tabla 3.2.- Señales de salida del PLC (Continuación)
Etiqueta M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 MS 1 MB 1 E1 MS 2 MB 2 E2 MS 3 MB 3 E3 MS 4 MB 4 E4 MS 5 MB 5 E5 MS 6 MB 6 E6 MS 7 MB 7 E7 MS 8 MB 8 E8
Dispositivo Voltaje Corriente Potencia Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 220 Vca 2A 1188 W Motor 24 Vcd 2A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Motor 24 Vcd 3A * Motor 24 Vcd 3A * Motor 120 Vca 7A 745.7 W Tabla 3.3.- Dispositivos Conectados a los Relevadores (Inicio)
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Fases 1F 1F 1F 1F 1F 1F 3F ------------------------------1F --------------------1F --------------------1F --------------------1F --------------------1F --------------------1F --------------------1F --------------------1F
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Etiqueta MS 9 MB 9 E9 MS 10 MB 10 E 10 B1 B2 Ele
Dispositivo Motor Motor Motor Motor Motor Motor Motor Motor Electro válvula
Voltaje 24 Vcd 24 Vcd 120 Vca 24 Vcd 24 Vcd 120 Vca 120 Vca 120 Vca 24 Vcd
Corriente 3A 3A 7A 3A 3A 7A 7A 7A 3A
Potencia * * 745.7 W * * 745.7 W 745.7 W 745.7 W *
Fases --------------------1F --------------------1F 1F 1F -----------
Tabla 3.3.- Dispositivos Conectados a los Relevadores (Continuación) *Datos no proporcionados por el fabricante
Se va a colocar un arreglo de engranes entre los motores y las bandas, ya que las bandas se necesita que se desplacen despacio.
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.5 Diagramas de Conexión de Salidas del PLC
Figura 3.5.- Conexiones de Salida del CPU (Módulos 0 y 1)
Figura 3.6.- Conexiones de Salida del Modulo 2
Figura 3.7.- Conexiones de Salida del Modulo 3
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COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Figura 3.8.- Conexiones de Salida del Modulo 4
Figura 3.9.- Conexiones de Salida del Modulo 5
Figura 3.10.- Conexiones de Salida del Modulo 6
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48
COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.6 Etapa de Potencia
Figura 3.11.- Etapa de potencia de los motores monofásicos.
En la Figura 3.11 se muestra la etapa de potencia de los motores las bandas, transportadores, desoperculadora, y bombas; esta estaría formada por una fase (F) y el neutro (N), ya que se propone utilizar motores monofásicos, se tendría un fusible (F) de protección, un contacto de potencia del relevador, este contacto es el que se va a activar con el PLC, luego se tiene un contacto de sobrecarga y por ultimo se conecta el motor.
Figura 3.12.- Etapa de potencia de los motores que suben y bajan los bastidores.
En la figura 3.12 se muestra la etapa de potencia de los motores que se encargan de subir y bajar los bastidores en los transportadores y del motor de la puerta del extractor, estos motores son de corriente directa, Se utiliza una fuente de 24 VCD y 2 relevadores tripolares, de cada relevador se van a utilizar dos contactos, por lo que un relevador va a ser el encargado de subir los bastidores y el otro de bajar los bastidores, en el caso de la puerta del extractor un relevador va a ser para abrir la puerta y el otro para cerrarla.
En la Figura 3.14 se muestra la conexión del motor trifásico del extractor.
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49
COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
3.7 Circuiteria Adicional En la Figura 3.13 se muestra el panel de conexiones del sensor ultrasónico.
Figura 3.13.- Sensor de Nivel Ultrasónico
Figura 3.14.- Variador de Velocidad
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50
COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
CAPÍTULO 4
PROGRAMA
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4.1 Diagrama de Flujo Inicio Carga de Alzas en la primera
banda Alza en posición
No
Si
Sistema de levantamiento en posición
No
Si Levantamiento de bastidores
Activación del primer transportador Desoperculado
Bajar bastidores a rejillas
Activación de banda en anillo
Extracción por centrifugado
Figura 4.1.- Diagrama de Flujo (Inicio).
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Activación de banda en anillo
Sistema de levantamiento en posición
No
Si Levantamiento de bastidores
Activación del segundo transportador Bajada de bastidores al alza
Descarga de la segunda banda
Fin Figura 4.1.- Diagrama de Flujo (Continuación).
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4.2 Programa en escalera
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CONCLUSIONES En este proyecto se hizo el diseño del proceso de extracción de miel automatizado por lo que se cumplió con el objetivo principal que se estableció al comenzar el proyecto.
Algunas ventajas del sistema son: 1. Sacar los bastidores del alza, este procedimiento consiste en levantar los 8 bastidores con un sistema que contiene válvula a base de aire, lo que su gran ventaja ya que se maneja toda el alza completa. 2. El desoperculado, se logra con una máquina que contiene un motor que mueve 9 cepillos y se pueden extractar los 8 bastidores a la vez lo que nos ahorra mucho tiempo. 3. La extracción de miel, esto se logra mediante la fuerza centrífuga, la ventaja es de que se extractan 8 alzas a la vez y que su funcionamiento es totalmente automático. 4. El meter los bastidores al alza vacía, la ventaja de este paso es que la línea nos da las alzas ya vacías de miel por lo que nada mas se cargan al transporte para ser llevadas al apiario. 5. El transportar los bastidores a cada sección antes mencionadas, este paso se logra mediante transportadores, la ventaja es que los transportadores manejan los ocho bastidores a la vez por lo que nos ahorran mucho tiempo.
Aplicando este sistema se podría ser mas competitivo en el mercado nacional e internacional ya que se aumentaría la extracción de miel en menos tiempo y con una mayor calidad.
Se considera que si es factible implementar este sistema al proceso real de extracción de miel.
Además se logro aplicar a un proceso de producción algunos de los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica.
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APÉNDICE A
VARIADOR DE VELOCIDAD PARA MOTORES ASÍNCRONOS
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APÉNDICE B
ELECTRO VÁLVULA
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APÉNDICE C
SENSOR DE NIVEL ULTRASÓNICO
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BIBLIOGRAFÍA http://www.yahoo.com.mx Fecha de consulta.- Noviembre del 2005 Información Consultada.- Imágenes de apicultura. Manual de operación de Sneider Electric: Altivar 11 “Manual de variadores de frecuencia” http://www.directindustry.com.es Fecha de consulta.- Enero del 2006 Información Consultada.- Transportadores aéreos, válvulas de aire, bandas. http://www.pepperl-fuchs.com Fecha de consulta.- Enero del 2006 Información Consultada.- Válvulas de aire. http://www.apicultura.com.ar/maquinas/farli/pasteur/bombas.htm Fecha de consulta.- Enero del 2006 Información Consultada.- Bombas de miel. Apuntes del curso Controladores Lógicos Programables utilizando el PLC S7-200 Semestre Enero-Junio del año 2004 Ing. Rafael Villela Varela.
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