DISEÑO DE AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE TRANSPORTE DE PACAS DE LA MAQUINA WET LAP

MAYERLING CORDOBA CAICEDO ANDRES FERNANDO ESCHEBACH AMAYA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRONICA

SANTIAGO DE CALI 2006

DISEÑO DE AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE TRANSPORTE DE PACAS DE LA MAQUINA WET LAP

MAYERLING CORDOBA CAICEDO ANDRES FERNANDO ESCHEBACH AMAYA

Pasantia para optar al titulo de ingeniero mecatrónico

Director JOSÉ IGNACIO PÉREZ Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRONICA

SANTIAGO DE CALI 2006

Ing. JORGE IVAN BELANDIA

Jurado

Ing. ANDRES NAVAS

Jurado

Santiago de Cali, 19 de Diciembre de 2006

Nota de aceptación: Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al titulo de ingeniero mecatrónico

Dedicamos este trabajo en primer lugar a nuestra familia que siempre creyeron en nosotros y estaban ahí dándonos su apoyo incondicional en todo momento sin importar lo que fuera y siempre tenían una palabra de aliento en los momentos más difíciles de este proyecto. También queremos dedicarlo a todos nuestros amigos verdaderos que creyeron en nosotros y estuvieron dispuestos a ayudarnos con cualquier duda que teníamos sobre el desarrollo del mismo, ya que nunca tuvimos de parte de ellos una mala actitud. No nos podíamos olvidar de todas esas personas que creían que no éramos capaces o que en ocasiones se burlaban a espaldas de nosotros, pensando que no culminaríamos con éxito este proyecto para todos ellos va este triunfo.

AGRADECIMIENTOS

A DIOS Por darnos tranquilidad y ayudarnos a alcanzar el sueños mas anhelado. A nuestros padres Sra. Doris Caicedo Ararat. Sr. Harry Antonio Córdoba Perea. Sra. Martha Lucia Amaya. Sr. Rodolfo Darío Eschebach. Por estar siempre ahí brindándonos su cariño, consejos en los momentos difíciles.

A nuestros hermanos Javier Enrique Córdoba Alejandro Córdoba Harry Andrés Córdoba Verónica Vanesa Reyes Winnie Sthefania Córdoba Juan Manuel Eschebach Amaya A nuestros primos Paola Andrea Grijalva. Mónica Isabel Ararat A mi esposo José Javier Obando Oliveros A mi abuela Ligia Quintero

A mi tía Emma Cifuentes Por todo su apoyo y compañía. A mis amigos Ángela Adriana Morales H. Sandra B. Dorado. Emerson Becerra. Jairo Villota. Milton Mosquera. Hammerth Bonilla. Vladimir Castillo. Wilmar Herrera. Por su valiosa amistad y gran apoyo en los tiempos difíciles. A PROPAL S.A. Por permitirnos desarrollar este Proyecto de grado en sus instalaciones, igualmente a todos los compañeros de trabajo de los cuales se pudo aprender muchísimas cosas y compartir momentos agradables. Al Director de proyecto, JOSE IGNACIO PEREZ, que siempre supo dar una respuesta a nuestras inquietudes permitiéndonos terminar satisfactoriamente este trabajo. Al Ingeniero Flemón Aranda por estar siempre pendiente de este proyecto. A todo el Departamento de Mantenimiento Eléctrico e Instrumentos de PROPAL S.A. Planta 2, especialmente al Sr. Nelson F. Escobar. A LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE Con gratitud por la formación humana y académica que nos brindo.

CONTENIDO

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GLOSARIO 13 RESUMEN 15 INTRODUCCION 16 1. DEFINICION DEL PROBLEMA 17 1.2 ANTECEDENTES 17 2. JUSTIFICACION 18 3. OBJETIVOS 20 3.1 OBJETIVO GENERAL 20 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 20 4. MARCO TEORICO 21 4.1 AUTOMATIZACIÓN 21 4.1.1 Objetivos de la automatización 21 4.2 PARTE OPERATIVAS DEL PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN 22 4.2.1 Detectores y captadores 22 4.2.2 Accionadores y preaccionadotes 22 4.3 PARTE DE MANDO DEL PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN 23 4.3.1 Tecnologías cableadas 23 4.3.2 Tecnologías programadas 23 4.4 EL CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC) 24 4.4.1 Ventajas del PLC 26 4.4.2 Inconvenientes del PLC 27 4.4.3 Funciones básicas del PLC 27 4.5 PROGRAMACIÓN 28 5. METODOLOGIA 29 5.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 30 6. MARCO HISTORICO 31 6.1 MISIÓN 34 6.2 VISIÓN 34 6.3 PRODUCTOS 34 6.4 MEDIO AMBIENTE 35 7. MAQUINA WET – LAP 37

7.1 FORMACIÓN DE HOJA CONTINUA DE PASTA (MAQUINA ALLIBE) 38

7.2 CORTE Y APILADO EN ESTIBAS(MAQUINA ANDRITZ) 40 7.3 PESADO, PRENSADO Y MANIPULACIÓN DE LA PACAS 43 7.4 INSTRUMENTACIÓN 49 8. IDENTIFICACIÓN DE FALLAS 53

8.1 PLANTEAMIENTO DE LA MISIÓN 54 8.1.1 Descripción del producto 54 8.1.2 Mercado primario 54 8.1.3 Premisas y restricciones 54 8.1.4 Partes implicadas 54 8.2 PLANTEAMIENTO DEL CLIENTE 55 8.3 IDENTIFICACIÓN DE NECESIDADES 56 8.3.1 Lista de necesidades 56 8.3.2 Fácil mantenimiento 56 8.3.3 Disponible a actualizaciones 56 8.3.4 Mínimos costos de mantenimiento 56 8.3.5 Actualizar estrategia de control 56 8.4 JERARQUÍA DE NECESIDADES 57 8.5 ESPECIFICACIONES FUNCIONALES 57 8.5.1 Necesidad No.9 hace referencia a las necesidades 1, 2, 3, 5 57 8.5.2 Necesidades 4, 8, 9 57 8.5.3 Necesidades 6, 7, 11 58 8.5.4 Necesidad 10 58 8.5.5 Necesidad 12 58 9. AUTOMATIZACION WET- LAP 59 9.1 DISEÑO DETALLADO 59 9.2 SELECCIÓN DEL PLC 59 9.3 ESTUDIO DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL SISTEMA 60 9.4 DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA 61 9.5 ESQUEMAS DE CONTROL Y POTENCIA 61 9.6 ESQUEMAS SECUENCIALES 61 9.7 ESQUEMAS LÓGICOS DE FUNCIONAMIENTO 61

9.7.1 Secuencia lógica de funcionamiento de la cortadora apiladora y banda transportadora 62

9.7.2 Actividades básicas del suministro 62

9.7.3 Secuencia lógica de control del sistema para programar el PLC SLC 5/04 L543. 63

9.7.4 Proceso de control cadena de transporte. 63 9.8 UBICACIÓN DE SENSORES 64 9.9 CARNET DE CABLES DEL PLC 64 9.10 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN 65 9.11 RED DE COMUNICACIÓN DEL PLC 65 9.11.1 Modulo escáner de E/S remotas 66 9.11.2 Adaptador de E/S remotas 1747-ASB 67 10. LISTADO Y COTIZACION DE MATERIALES PARA MONTAJE 68 10.1 LISTADO DE HARDWARE PLC 68 10.2 LISTADO DE HARDWARE TABLEROS DE CONTROL 69

10.3 COSTO TOTAL DEL PROYECTO 70 11. PROGRAMA PLC 71 12. DISEÑO DE COFRES 3105 UCCL 72 12.1 DISEÑO DE DOBLE TAPA DE COFRES 3105 UCCL 73 13. DISEÑO DE COFRES 3101 UTR 74 13.1 DISEÑO DE DOBLE TAPA DE COFRE 3101 UTR 75 14. CONCLUSIONES 76 15. RECOMENDAIONES 77 16. RESULTADOS OBTENIDOS 78 BIBLIOGRAFIA 79 ANEXOS 80

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Jerarquía de Necesidades del Cliente 57 Tabla 2. Especificaciones para modulo de entradas digitales. 60 Tabla 3. Especificaciones para modulo de salidas digitales 60 Tabla 4. Conectividad entre Dispositivos 65 Tabla 5. Listado de Materiales para el PLC 68 Tabla 6. Listado de Materiales para implementación del PLC 69 Tabla 7. Descripción de Costos del Proyecto 70 Tabla 8. Resultados Obtenidos 78

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Propal S.A. Planta 2 Caloto – Cuaca 33 Figura 2. Maquina Productora de Papel 34 Figura 3. Variedad de Productos PROPAL 35 Figura 4. Planta Tratamiento de Afluentes 37 Figura 5. Planta Pulpa 38

Figura 6 ,7. Maquina Allibe 39 Figura 8,9. Principio de Escurrimiento 40 Figura 10. Dispositivo de Transferencia 41 Figura 11. Dispositivo de Transferencia 42 Figura 12, 13. Mesa Elevadora de Estibas 42 Figura 14. Stocks de Estibas 43 Figura 15. Rastrillo 43 Figura 16. Mesa Giratoria 1 de Giro de 90° 44 Figura 17, 18. Banda Transportadora 45 Figura 19. Prensadora 46 Figura 20,21. Prensadora 47 Figura 22,23. Mesa Giratoria 2 de Giro de 90° 47 Figura 24. Mesa Giratoria 2 de Giro de 90° 49 Figura 25. Final de Banda Transportadora 49 Figura 26. Montacargas 50 Figura 27. Cofre de Actuadotes 3104 UCCL 51 Figura 28. Cofre de Señales de Mando 3105 UCCL 51 Figura 29. Cofre de Señales de Mando 3105 UCCL 52 Figura 30. Cofre de Señales de Mando 3101 UTR 52 Figura 31. Cofre de Señales de Mando 3101 UTR 53 Figura 32. Red de Comunicación RIO 67 Figura 33. Isométrico del Tablero Modulo I/O Remoto 73 Figura 34. Distribución en el tablero del Módulo I/O Remoto 74 Figura 35. Isométrico del Cofre 3101 UTR 75 Figura 36. Distribución en el Tablero del Cofre 3101 UTR 76

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LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Distribución Eléctrica – Entradas y Salidas PLC 81 Anexo B. Control y Potencia Motores 83 Anexo C. Planos Secuenciales 84 Anexo D. Planos Lógicos 85 Anexo E. Carnet de Cables 86

Anexo F. Ubicación de Sensores 87 Anexo G. Planos Mecánicos 88 Anexo H. Distribución de Planta Maquina WET-LAP 89

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GLOSARIO

AUTOMATIZACIÓN: sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana. BAGAZO: Material fibroso que queda como subproducto de la industria azucarera, después de que se extrae el jugo de la caña de azúcar. BDMT: Bone Dried Metric, tonelada métrica. BLANCURA (BRIGHTNESS): indica el grado de blancura y es medido como el valor numérico de la propiedad de reflexión de la luz sobre una hoja de papel. BOBINA: conductor arroyado en forma de espiral alrededor de un núcleo. BROKE: Cualquier tipo de papel generado en la maquina papelera, este papel generalmente retorna al proceso y es utilizado para producir papel. Papel reciclado: papel elaborado con fibras recicladas y generalmente con un porcentaje de fibras vírgenes. CONSISTENCIA: Cantidad de pulpa seca en una muestra determinada (gramos secos). CONTACTOR: Es un interruptor accionado a distancia por medio de un electroimán. FINOS: Material no fibroso adherido al bagazo. HUMEDAD (MOISTURE): Es el contenido de humedad absoluta, expresado como porcentaje. LISURA (SMOOTHNESS SHEFFIELD): Prueba que mide el acabado superficial o tersura. Valores bajos indican alta lisura. LÓGICA CABLEADA: uniones físicas se realizan mediante cables eléctricos, relés electromagnéticos, interruptores, pulsadores, etc.

LÓGICA PROGRAMABLE: La lógica programable permite utilizar unidades electrónicas para el tratamiento de datos. El funcionamiento de este tipo de equipos es por un programa cargado en la memoria de la unidad de tratamiento. OPACIDAD (OPACITY): Resistencia al paso de la luz. Es la propiedad que tiene un papel para no dejar ver por una cara lo que esta impreso o escrito por la otra cara. PLC: Controlador Lógico Programable. PLEGADO: Habilidad relativa de un papel a resistir el esfuerzo a doblarse, cuando es sometido a una tensión especifica, a plegados de 180 grados. PROCESO: desarrollo de una serie de acciones encaminadas a tener un determinado resultado o producto. PULPA: En términos papeleros, es la fibra después de haber sido procesada y apta para ser introducida en la maquina papelera. PULSADORES: aparatos con poco poder de corte empleados para abrir o cerrar circuitos solamente cuando actúa sobre el un operario. RELE: conductores arroyados en forma de espiral a través de un núcleo. SECUENCIA: sucesión ordenada de varias acciones que tienen relación de dependencia entre si y constituyen un conjunto. SUCCIONADORES: aparatos de maniobra con o sin poder de corte.

RESUMEN

Los conocimientos de producción y operaciones, la adaptación y la capacitación

en nuevas tecnologías de Producción y Operaciones, son hoy en día herramientas

cruciales en la gestión organizacional, dados los altos niveles de competencia, el

encarecimiento de los recursos y la internacionalización de las operaciones que

actualmente se reconoce como un reto ineludible para las empresas colombianas,

debido no solamente a las limitaciones de la demanda nacional sino también

internacional.

Es por ello que PROPAL S.A., ha desarrollado su propia metodología de de

mejoramiento continuo con la meta de llegar a ser una organización de clase

mundial y entregar productos y servicios de la mas alta calidad a sus clientes y

lograr obtener para si mismo un mayor aprovechamiento de todos sus recursos.

Para alcanzar las metas propuestas por la alta dirección, es necesario una

actualización en el sistema de transporte de la máquina WET LAP ya que debido a

el método de trabajo actual genera tiempos desperdiciados los cuales representan

gastos adicionales para la empresa, además esta tecnología (lógica cableada)

hace que el proceso no sea eficaz ni eficiente, ya que hay un solo operario que se

encarga de hacer tres trabajos que son abastecer la parte apiladora de las estribas

donde se coloca el papel, enviar señales a los motores de la banda

transportadora para que se muevan o se detengan, accionar la prensa para que

de el volumen deseado y por ultimo recoger las estribas con el papel y llevarlo a

la bodega de almacenamiento.

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INTRODUCCION

La productora de papeles PROPAL Planta 2, es una empresa Colombiana líder en la producción de papel, que esta a la vanguardia con las más importantes empresas internacionales ofreciéndoles a ellas muchas veces sus productos terminados y materias primas. PROPAL Planta 2 cuenta con una máquina llamada WET LAP que se encarga de procesar el bagazo de caña y broque en láminas que se almacenan en estibas para casos de emergencia en la planta de pulpa. La maquina tiene un sistema de transporte para bagazo procesado, el cual esta siendo manejado con una lógica cableada que genera fallas en los equipos de control viéndose la empresa en la obligación de mejorar este sistema para que la producción no se vea afectada. La automatización ha sido y seguirá siendo la mano derecha del hombre en la búsqueda de una operación eficiente que permita alcanzar una mayor productividad en las empresas Colombianas que hoy se enfrentan a la necesidad de exigirse ser más competitivas en un momento en que la globalización lo pide, son muchos los beneficios que trae consigo la automatización y cabe citar algunos como lo son la “reducción de costos a través de un mejor control de producción, la mejora de la calidad empleando procesos más repetitivos, disminuir la intervención humana y la posibilidad de error, minimizando daños a las piezas causados por el manejo manual de las partes y el aumento del nivel de seguridad”, entre otros. Por estos motivos se decidió que la maquina contara con un controlador lógico programable PLC en el cual se programara la estrategia de control que cumpla con las necesidades del sistema, generando soluciones de avanzada que permita ayudar a que PROPAL Planta 2 alcance ese nivel competitivo y disminuir las perdidas en la producción que se vienen ocasionando. * Procesos de manufactura. México: Mc Graw Hill, 2002. p. 1003.

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1. DEFINICION DEL PROBLEMA

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La Empresa Productora de Papeles S.A. PROPAL, es uno de los mayores productores en Colombia de papeles para imprenta, escritura y oficina que utiliza la fibra de la caña de azúcar como principal materia prima, la cual se inicia en los ingenios azucareros en donde se recolecta el bagazo que resulta de la molienda de la caña de azúcar.

Este bagazo es pre-tratado para remover parte de la médula, o el polvillo, que no es apta para la fabricación del papel una vez la fibra de bagazo es transportada a PROPAL, se inicia el proceso de desmedulado y lavado en la planta de fibra, garantizando así, la obtención de una fibra de bagazo limpia y lista para la conversión a pulpa.

PROPAL Planta 2, cuenta con una Maquina WET LAP la cual procesa el bagazo de caña generando pulpa procesada y láminas de broque; estos serán reutilizados como materia prima en la producción del papel de primera, tanto en la planta 2 como en la planta 1 de PROPAL. En algunas ocasiones este papel fue exportado y ahora es almacenado como reserva para la producción de papel en las dos plantas o si se realiza alguna parada en la maquina principal para que los tanques de producción no sean rebosados y se pierda la materia prima. La Máquina WET LAP posee un sistema de transporte que se encarga de llevar el producto apilado en estibas a un segunda maquina que prensa a las laminas apiladas, luego llega por medio de la banda transportadora al punto final donde será recogido y llevado por un operario en un montacargas al deposito. Todo este sistema de transporte funciona con una lógica cableada, además debe contar con 2 operarios, uno que esta pendiente de la apilada del broke y otro de las señales de mando para mover la banda transportadora y también la señal para la poner en funcionamiento la prensadora. En un mercado altamente competitivo, la presión del costo y los requerimientos de calidad conducen a la necesidad de tener una estrategia sólida en automatización de procesos que simplifiquen tareas permitiendo un resultado eficiente. Es por esto que para lograr la eficiencia, las empresas están obligadas a tener procesos, productos y servicios que operen con un máximo de calidad buscando crear condiciones internas que garanticen la supervivencia de éstas a largo plazo, por tales motivos se propone en este proyecto la automatización con un PLC del sistema de Transporte de la WET – LAP con el fin de evitar el tiempo perdido por

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emergencias debido a fallas en los reles, perdida de materia prima, producto ya terminado y facilitar la implementación de mejoras en la máquina que se reflejen en la calidad del producto. 1.2. ANTECEDENTES El principio general de funcionamiento de la cortadora apiladora de la WET-LAP cuando fue adquirida por la empresa en 1981, era totalmente automatizado, utilizaba una lógica cableada que realizaba el control, el tratamiento de datos (botonería, finales de carrera, sensores, presóstatos, etc.) y verificaba en conjunto con contactores o relés auxiliares las secuencias de activación, desactivación y temporizaciones de los dispositivos que permiten realizar el manejo de la maquinaria como válvulas, pistones, motores, etc. Debido al gran número de elementos que conforman la lógica cableada de control en la maquina, se presentan problemas en la búsqueda de un fallo demandando largos tiempos de mantenimiento causando perdidas en la producción. Además cuando se quiere reiniciar la producción se debe llevar a condiciones iniciales la maquina en forma manual originando daños en equipos y tiempos muertos en la producción. En Colombia se esta haciendo uso de la automatización para la optimización de procesos productivos, muchas empresas han adoptado esta estrategia, un buen ejemplo es el sector agrícola de nuestro país como lo son los ingenios azucareros. En PROPAL S.A. se tiene claro que la automatización trae consigo muchos beneficios que son necesarios y por esta razón han automatizado las prensas, el 4 magazín (enrolladora de papel), el Circuito de ruptura, la Roll Wrapper, la Bobinadora de papel y ahora el sistema de transporte de la WET- LAP. Por estas razones se desea actualizar el método de control de la WET-LAP implementado un autómata programable capaz de eliminar todas las fallas que se están presentando en el sistema.

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2. JUSTIFICACCION

Los conocimientos de producción y operaciones, la adaptación y la capacitación en nuevas tecnologías de Producción y Operaciones, son hoy en día herramientas cruciales en la gestión organizacional, dados los altos niveles de competencia, el encarecimiento de los recursos y la internacionalización de las operaciones que actualmente se reconoce como un reto ineludible para las empresas colombianas, debido no solamente a las limitaciones de la demanda nacional sino también internacional. Es por ello que PROPAL S.A., en su afán de contribuir a un desarrollo sostenible y sustentable de la comunidad vallecaucana y de la patria entera; encuentra como necesidad la capacitación y preparación de cada uno de los integrantes de su familia, por esta razón semestre a semestre involucra estudiantes de diferentes universidades con el fin de que afiancen sus conocimientos y además mejorar y documentar cada uno de los procesos que ahí se lleven, para que se haga mas sencillo el entendimiento de los mismos. La automatización ofrece muchos beneficios para PROPAL y gracias a que la empresa cuenta ya con otras máquinas que han sido automatizadas se cuenta con un grado significativo de experiencia que permitirá que la automatización del sistema de transporte de la WET – LAP se realice bajo unos procesos y metodologías confiables, ya que debido al método de trabajo actual se están presentando perdidas en la producción y desgastes en los elementos de control los cuales representan gastos adicionales para la empresa, además esta tecnología (lógica cableada) hace que el proceso no sea eficaz ni eficiente. El desarrollo de este proyecto permitirá hacer extensiva la misión de la Universidad, ser guía clave para quienes quieran profundizar en este campo de aplicación de la Mecatrónica, ya que se podrá prestar ayuda a las empresas regional y con la optimización de sus procesos se incidirá en el incremento de la competitividad de la región a la vez que se genera conocimiento y nuevas oportunidades de mejora.

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3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar la lógica programada para el sistema de transporte de pacas de la maquina WET-LAP. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ���� Realizar un estudio del funcionamiento y componentes (hidráulicas,

neumáticas, mecánicos, eléctricos) que intervienen en el proceso de la maquina.

���� Definir las fallas que presenta el sistema de transporte de la maquina. ���� Definir módulos de entradas, salidas y comunicación del PLC a utilizar. ���� Determinar el tipo de PLC marca ALLEN BRADLEY que cumpla con las

especificaciones requeridas. ���� Elaborar los esquemas lógicos de control. ���� Elaborar la Ingeniería de Detalle regidos por las norma PROPAL.

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4. MARCO TEORICO 4.1. AUTOMATIZACIÓN La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales: � Parte de Mando. � Parte Operativa.

La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera, etc. La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado. 4.1.1. Objetivos de la Automatización. � Mejorar la operatividad de las maquinas, reduciendo el tiempo perdido por

fallas en los sistemas. � Reducir los riesgos de Accidentes por manipulación manual de la materia

prima. � Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades

necesarias en el momento preciso.

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4.2. PARTE OPERATIVA DEL PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN 4.2.1. Detectores y Captadores. Como las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su entorno, los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir información de: � La variación de ciertas magnitudes físicas del sistema.

� El estado físico de sus componentes.

Los dispositivos encargados de convertir las magnitudes físicas en magnitudes eléctricas se denominan transductores. Algunos de los transductores más utilizados son: Final de carrera, fotocélulas, pulsadores, encoders, etc. 4.2.2. Accionadores y Preaccionadotes. El accionador es el elemento final de control que, en respuesta a la señal de mando que recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso. Un accionador transforma la energía de salida del automatismo en otra útil para el entorno industrial de trabajo. Los accionadores pueden ser clasificados en eléctricos, neumáticos e hidráulicos. Los accionadores más utilizados en la industria son: Cilindros, motores de corriente alterna, motores de corriente continua, etc. Los accionadores son gobernados por la parte de mando, sin embargo, pueden estar bajo el control directo de la misma o bien requerir algún preaccionamiento para amplificar la señal de mando. Esta preamplificación se traduce en establecer o interrumpir la circulación de energía desde la fuente al accionador. Los preaccionadores disponen de: Parte de mando o de control que se encarga de conmutar la conexión eléctrica, hidráulica o neumática entre los cables o conductores del circuito de potencia.

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4.3. PARTE DE MANDO DEL PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN 4.3.1. Tecnologías Cableadas. Con este tipo de tecnología, el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma de conectarlos. Esta fue la primera solución que se utilizo para crear autómatas industriales, pero presenta varios inconvenientes. Los dispositivos que se utilizan en las tecnologías cableadas para la realización del automatismo son: � Reles electromagnéticos. � Módulos lógicos neumáticos. � Tarjetas electrónicas. 4.3.2. Tecnologías Programadas. Los avances en el campo de los microprocesadores de los últimos años han favorecido la generalización de las tecnologías programadas. En la realización de automatismos. Los equipos realizados para este fin son: � Los ordenadores.

� Los autómatas programables. El ordenador, como parte de mando de un automatismo presenta la ventaja de ser altamente flexible a modificaciones de proceso. Pero, al mismo tiempo, y debido a su diseño no específico para su entorno industrial, resulta un elemento frágil para trabajar en entornos de líneas de producción. Un autómata programable industrial es un elemento robusto diseñado especialmente para trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del ordenador.

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4.4. EL CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC)

El avance de la tecnología y el descenso de los costos permitieron el desarrollo de controladores capaces de suplantar a los circuitos de relevadores (reles) electromecánicos, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de la lógica cableada por la lógica programada. La lógica programada se entiende como los mecanismos con capacidad de realizar las principales funciones lógicas necesarias para la conducción de una máquina o un proceso, de acuerdo a un determinado programa memorizado y con un grado de flexibilidad extremadamente elevado. Los controladores lógicos programables PLC (por sus siglas en ingles Programmable Logic Controllers), son dispositivos electrónicos digitales que fueron investigados en 1969. En los sistemas de lógica combinacional, el estado de una salida queda determinado por el estado de una cierta combinación de entradas sin importar la historia de éstas. Los PLC's resultaron muy atractivos ya que, a diferencia de los antiguos circuitos permiten reprogramación, ocupan comparativamente muy poco espacio, consumen poca potencia, poseen auto-diagnóstico y tienen un costo competitivo. Sin embargo, fueron las innovaciones tecnológicas en microprocesadores y memorias lo que a hecho tan versátiles y populares a los PLC's. Así, los PLC's pueden realizar operaciones aritméticas, manipulaciones complejas de datos, tienen mayores capacidades de almacenamiento y pueden comunicarse más eficientemente con el programador y con otros controladores y computadoras en redes de área local. Además, ahora muchos PLC's incorporan instrucciones y módulos para manejar señales análogas y para realizar estrategias de control, más sofisticados que el simple ON-OFF, tales como el control PID, inclusive con múltiples procesadores. Se puede identificar dos tipos de autómatas de acuerdo a su estructura, pueden ser compactos o modulares. Los compactos tienen interfaces de E/S limitadas y no permite expansiones, generalmente son de bajo costo. Los modulares admiten la configuración de hardware que esté disponible para su gama de productos correspondientes y puede ser reconfigurado por medio de la incorporación o eliminación de módulos extraíbles.

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Un autómata programable propiamente dicho está constituido por: � Un Dispositivo de Alimentación. Proporciona la transformación de la energía

eléctrica suministrada por la red de alimentación en las tensiones continuas exigidas por los componentes electrónicos.

� Una Tarjeta Procesadora con Memoria. Es el cerebro del autómata

programable que interpreta las instrucciones que constituyen el programa grabado en la memoria y deduce las operaciones a realizar y contiene los componentes electrónicos que permiten memorizar el programa, los datos (señales de entrada) y los accionadores (señales de salida).

� Una tarjeta de Entradas y Salidas. Permite la interacción entre las señales

de campo y el sistema. Por otro lado es necesario utilizar una consola de programación para escribir y modificar el programa, así como para los procesos de puesta a punto y pruebas. Al inicio, la utilización de un lenguaje de programación con una estructura o representación similar a la de los arreglos de relevadores en escalera (diagramas de escalera), fue una buena elección ya que facilitaba el entrenamiento de los operadores que ya conocían estos diagramas. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como: � Espacio reducido.

� Procesos de producción periódicamente cambiantes.

� Procesos secuenciales.

� Maquinaria de procesos variables.

� Instalaciones de procesos complejos y amplios.

� Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

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4.4.1. Ventajas del PLC. Son muchas las ventajas que tienen los PLC’s sobre la lógica cableada, y las más relevantes son:

� No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la

capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande.

� La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el

presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega.

� Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir

aparatos. � Mínimo espacio de ocupación. � Menor coste de mano de obra de la instalación. � Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al

eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías.

� Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata. � Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido

el tiempo cableado. � Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue

siendo útil para otra máquina o sistema de producción.

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4.4.2. Inconvenientes del PLC. Se requiere de una persona con un entrenamiento especializado para su manejo y además debe tener conocimientos previos en sistemas, así como también su costo es elevado. 4.4.3. Funciones Básicas del PLC. � Detección. Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema

de fabricación. � Mando. Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y

preaccionadores. � Dialogo Hombre Maquina. Mantener un diálogo con los operarios de

producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso. � Programación. Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación

del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina.

� Redes de Comunicación. Permiten establecer comunicación con otras partes

de control. Las redes industriales permiten la comunicación y el intercambio de datos entre autómatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarse telegramas e intercambiar tablas de memoria compartida.

� Sistemas de Supervisión. También los autómatas permiten comunicarse con

ordenadores provistos de programas de supervisión industrial. Esta comunicación se realiza por una red industrial o por medio de una simple conexión por el puerto serie del ordenador.

� Control de Procesos Continuos. Además de dedicarse al control de

sistemas de eventos discretos los autómatas llevan incorporadas funciones que permiten el control de procesos continuos. Disponen de módulos de entrada y salida analógicas y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que están programados en el autómata.

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� Entradas - Salidas Distribuidas. Los módulos de entrada salida no tienen porqué estar en el armario del autómata. Pueden estar distribuidos por la instalación, se comunican con la unidad central del autómata mediante un cable de red.

� Buses de campo. Mediante un solo cable de comunicación se pueden

conectar al bus captadores y accionadores, reemplazando al cableado tradicional. El autómata consulta cíclicamente el estado de los captadores y actualiza el estado de los accionadotes.

4.5. PROGRAMACIÓN El primer lenguaje de programación para PLC's, considerado de bajo nivel, fue el "Lenguaje de Escalera". Aún hoy se utiliza este lenguaje, así como el "lenguaje Booleano" que se basa en los mismos principios del álgebra booleana. Este último utiliza nemónicos (AND, OR, NOT, NAND, etc.) enteramente equivalentes al Lenguaje de Escalera. El sistema de programación permite, mediante las instrucciones del autómata, confeccionar el programa de usuario. Posteriormente el programa realizado, se trasfiere a la memoria de programa de usuario. Cuando se comprendió el gran potencial de los PLC's, como poderosas computadoras que son y se dio la evolución de capacidades que ahora tienen, que no poseían los antiguos circuitos, aparecieron los lenguajes de alto nivel como el "lenguaje de escalera" pero, con la adición de funciones especiales complejas, que en el diagrama de escalera aparecen en el lugar de las salidas". Luego, se desarrollaron los Lenguajes Especiales de Computadora, también de alto nivel, que son muy similares a los lenguajes de programación de computadoras como el Basic y en C++, para hacer cada vez más amigable la programación. Otro lenguaje de programación es el grafcet con el cual se diseña una estrategia de control de forma ordenada y estructurada la cual es amigable, confiable y flexible para cualquier aplicación.

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5. METODOLOGIA

Para el desarrollo de este proyecto se diseño una metodología secuencial, asignado actividades para cada una de las fases de diseño de la automatización. Estas actividades están ligadas directamente a las necesidades planteadas por Propal S.A.

Secuencia de acciones para el desarrollo del proyecto:

���� Estudio y análisis del proceso de fabricación y transporte de broke y bagazo

limpio de la maquina wet- lap.

���� Identificar las causas que generan las fallas en el sistema de transporte de las

pacas.

���� Se estudiara la lógica cableada existente para determinar los módulos de

entrada, salidas y especificaciones de funcionamiento del PLC a utilizar.

���� Seleccionar el PLC que cumpla con las especificaciones de los módulos de

entrada, salida y comunicación a utilizar.

���� Diseño de los planos Secuenciales y carnét’s de cables.

���� Hacer los planos lógicos del programa del PLC.

���� Realización del programa para el PLC en base a los planos Secuenciales. ���� Realización de la lista detallada de los materiales requeridos para el montaje e

implementación del proyecto con su debida cotización. ���� Elaboración del documento final del proyecto.

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5.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

MESES MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE

SEMANAS 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

ACTIVIDADES A REALIZAR Estudio y análisis del proceso de fabricación y transporte wet- lap. Identificar las causas que generan las fallas en el sistema de transporte de las pacas. Estudio de la lógica cableada existente para dimensionamiento del PLC a utilizar. Seleccionar el PLC que cumpla con las especificaciones del sistema. Diseño Detallado: Planos Entradas y Salidas PLC Planos Control y Potencia Planos Secuenciales Planos Lógicos de Funcionamiento Planos Carnet de Cables Planos Ubicación de Sensores Lista de Materiales ENTREGA 1 CORRECCIONES PROYECTO AUTOMATIZACION WET-LAP ENTREGA FINAL PROYECTO AUTOMATIZACION WET-LAP

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6. MARCO HISTORICO

PRODUCTORA DE PAPELES S.A. PROPAL S.A. Es una empresa Colombiana líder, con más de 40 años de experiencia, que ofrece soluciones integrales para la industria gráfica o de productos convertidos para escritura y oficina a través de la producción de Papel. PROPAL S.A. Ha logrado niveles de clase mundial en la calidad de sus papeles, utilizando como materia prima básica la fibra de la caña de azúcar, por lo tanto sus productos son catalogados como amigos de la naturaleza. PROPAL S.A. genera 1.500 empleos directos y más de 10.000 indirectos, siendo así una empresa clave para la economía del país y de la región. Actualmente tiene exportaciones de pulpa al Japón, y por su connotación ecológica, tiene amplia acogida. Cuenta con dos plantas de producción: Planta I en Yumbo, Valle del Cauca, donde se halla ubicada también su nueva Planta esmaltadora, que fabrica papeles esmaltados marca PROPALCOTE y que es hoy la de mayor avance tecnológico en Latinoamérica y Planta II ubicada en Caloto, Cauca, dedicada a la producción de Papeles blancos no esmaltados. PROPAL S.A. dispone así de una capacidad instalada total de 220.000 toneladas/año que permiten atender los requerimientos del mercado Colombiano y también el resto del mercado andino (Venezuela, Ecuador, Perú, Bolivia y Chile) con presencia creciente en Centro América y Estados Unidos. La presente investigación se realizará en la Planta 2 Caloto de la Productora de Papeles S.A. PROPAL S.A. la cual esta ubicada a unos 60 kilómetros al sur de Cali, siguiendo la carretera que conduce hacia el Departamento de Cauca muy cerca de los Municipios de Santander de Quilichao y Caloto; éste ultimo, limítrofe entre los Departamentos del Valle del Cauca y Cauca, en la figura 1 se muestra una vista muy general de la planta.

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Figura 1. PROPAL S.A. Planta 2 - Caloto

PROPAL S.A. [en línea]. Colombia. Cali: Propal, 1991. [Visitado 2006-02-10]. Disponible en Internet: http://www.propal.com.co A la planta se accede por carretera propia, unos 6 Kilómetros en dirección suroeste del Municipio de Caloto. Este gran terreno, permite la expansión y la utilización de áreas, para el almacenamiento de materia prima (bagazo). El agua como recurso primordial, lo provee el río Palo, que aporta unos

min500.3 ×galones en periodo de verano con posibilidad de aumentar a unos min000.14 ×galones en épocas de lluvia.

PROPAL S.A. (planta 2) antigua PAPELCOL, fue diseñada para producir máximo, añotoneladas000.86 de papel y hoy con la implementación de equipos, la producción puede llegar a ser, hasta de añotoneladas000.120 . Propal fue fundada, en 1957, por W.R. Grace & Co. En 1961, la International Paper Company se convirtió en uno de los socios principales. En 1997, ambas empresas se retiraron de la compañía, y en el año 2004 Propal entró a formar parte de la Organización Carvajal.

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Figura 2. Maquina Productora de Papel

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 1. Yumbo – Valle del Cauca Km. 6 al norte de Cali. Departamento E/I Máquina. En cuanto a la producción del Papel que se realiza en la Productora de Papeles S.A. PROPAL S.A., esta se realiza en una máquina en donde su fundamento principal inicia con la pulpa de bagazo, a la cual se le agregan químicos como carbonato de calcio, encolantes, bactericidas y aditivos diversos, que proporcionan características físicas y ayudan al control del proceso. Esta mezcla pasa por una sección de refinación y depuración donde se adiciona celulosa de fibra larga y se retiran impurezas para mejorar las propiedades del papel producido y así entrar a la máquina de papel, donde es depositada sobre una malla, girando a alta velocidad que retira el agua, quedando al final de ésta una estructura húmeda de fibras entrelazadas que pasan por un sistema de prensas y secadores de vapor para eliminar el exceso de humedad, en la figura 2 se muestra las instalaciones de la planta en donde se encuentra la maquina productora de papel. Luego pasa por un sistema de rodillos o calandria, para darle lisura, calibre y porosidad. Esta hoja continúa de papel es enrollada en ejes, donde se corta en rollos más pequeños de acuerdo a lo solicitado por el cliente. En el siguiente capitulo se encuentra la primera parte de la investigación y se describe brevemente cada una de las fases del proceso de corte y apilamiento de la pulpa procesada, para hacer una mejor aproximación al problema y entender el funcionamiento de la maquina.

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6.1. MISION Ofrecer al mercado mundial, con énfasis en la región Andina, Pulpa, Papel y productos derivados, de calidad competitiva, complementados con una oferta de servicio personalizado y oportuno, obtenidos a través de una cultura de Gestión Integral. Buscar siempre el desarrollo del potencial y bienestar de nuestros colaboradores asumiendo una responsabilidad integral con la comunidad interna y externa. Obtener los resultados financieros que aseguren la consecución de los recursos necesarios para la reconversión tecnológica permanente de PROPAL y para maximizar el valor económico agregado a los inversionistas. 6.2. VISION Ser preferidos en el mercado papelero donde participemos, por nuestra capacidad de ofrecer un servicio personalizado y oportuno frente a las necesidades de nuestros clientes, ofreciendo soluciones integrales para satisfacerlas. 6.3. PRODUCTOS PROPAL maneja 13 líneas de productos especializados para cada una de las necesidades del cliente en cuestión de papel como se ilustra abajo en la figura 3 la diversidad del producto de la empresa. Figura 3. Variedad de productos PROPAL

Productos de Propal [en línea]. Santiago de Cali: Productora de Papeles Propal S.A, 1991. [consultado 20 de junio de 2006]. Disponible en Internet: http://www.propal.com.co

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6.4. MEDIO AMBIENTE

Acorde con su política corporativa, PROPAL no ha ahorrado esfuerzos en el cuidado de la naturaleza.

En la actualidad, supera los parámetros de control ambiental establecidos por la Ley, y sus procesos industriales procuran un buen uso y aprovechamiento de los recursos naturales, de acuerdo con el principio de Desarrollo Sostenible. El papel fabricado a partir de la fibra de caña de azúcar está catalogado internacionalmente como "Amigo de la Naturaleza", ya que su materia prima, el bagazo de caña, es un subproducto de la industria azucarera, renovable en cortos períodos de tiempo. Mediante el proceso de elaboración de papel con esta fibra se reducen los desechos sólidos y se produce un papel fino, biodegradable y reciclable. Por la calidad de los papeles y los beneficios ecológicos que se obtienen, la fibra de caña de azúcar es el recurso alternativo de mayor demanda en el mundo. La política corporativa de PROPAL involucra la preservación del medio ambiente, cumpliendo en sus plantas 1 y 2 con los parámetros de control establecidos por el Ministerio de Medio Ambiente, las Corporaciones Autónomas Regionales y los demás Entes Administrativos pertinentes, haciendo buen uso y aprovechamiento de los recursos naturales.

Nuestra principal materia prima es la fibra de la caña de azúcar, un subproducto de la industria azucarera, y muy abundante en los departamentos del Cauca y del Valle del Cauca, lo que permite el desarrollo tecnológico y la preservación de los bosques.

La Planta 2 comenzó sus operaciones en 1991 con todos los sistemas de control de aguas residuales y emisiones gaseosas, gracias al mejoramiento de la planta de aguas residuales preexistente, mediante la adición de otra laguna de 12 hectáreas y mejorando el sistema motor del clarificador, el de deshidratación de lodos y el de monitoreo de los afluentes. Para el control de emisiones gaseosas, en la Planta 1, se instalaron precipitadores electrostáticos en las calderas, ciclones de alta eficiencia y un lavador de gases en el horno de cal. En la Planta 2, las calderas tienen precipitadores electrostáticos, y el horno de cal un lavador de gases. Con todo esto, los valores de emisión son inferiores a los máximos permitidos por el Ministerio de Salud Pública (Decreto 02 de 1982).

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Diseñada bajo las normas internacionales y nacionales (CRC) para el control de contaminación de aguas y atmósfera, nuestra planta de tratamiento de efluentes es la más grande en su género en Colombia, y comprende: Colectores de efluentes ácidos y cáusticos con control de neutralización. Clarificador para remoción de sólidos (85%). Laguna de oxidación por descomposición aeróbica de 7 Has. y 18 aireadores. Laguna de retención y sedimento de 13 Has. Tiempo de retención del agua en efluentes: 18 días. Filtros electrostáticos para las emisiones atmosféricas en calderas. Filtro lavador de gases para chimenea de horno de cal DBO 20 P.P.M., sólidos suspendidos, 45 P.P.M, esta planta se muestra en la figura 4.

Figura 4. Planta Tratamiento de Afluentes

Programa amigos de la naturaleza [en línea]. Santiago de Cali: Productora de Papeles Propal S.A, 1991. [consultado 20 de junio de 2006]. Disponible en Internet: http://www.propal.com.co Con estas instalaciones, Planta 2 cumple ampliamente todos los parámetros de calidad del agua de efluente y de emisión atmosférica exigida por la CRC y por el Ministerio del Medio Ambiente.

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7. MAQUINA WET – LAP

El objetivo de esta maquina es absorber las diferencias entre la producción de la pasta proveniente del blanqueo y el consumo de pasta a la maquina de papel almacenada en la torre de alta densidad, así como también en caso de parada no programada de la maquina de papel por un periodo donde no es necesaria la parada de la línea de fibra. Además cuando es programado el mantenimiento del área de pulpa y fibra (figura 5), la maquina absorbe la producción de pasta blanca, entonces la línea de fibra gira con una capacidad reducida. Figura 5. Planta De Pulpa.

Planta de pulpa [en línea]. Santiago de Cali: Productora de Papeles Propal S.A, 1991. [consultado 20 de junio de 2006]. Disponible en Internet: http://www.propal.com.co Por estos motivos la instalación de la maquina WET-LAP (prensa-pasta) se presenta como una instalación de funcionamiento intermitente y cuya capacidad de funcionamiento puede teóricamente variar de

díaBDMT

hastadía

BDMT120 20 .

La pasta blanca tratada por la instalación prensa-pasta esta almacenada en pacas de hojas de pasta húmeda (46% de sequedad). Después esta pasta se introduce de nuevo en la instalación de trituración para mezclarse con la pasta que proviene del blanqueo en una proporción que depende de las condiciones de marcha en la maquina.

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Para realizar el almacenamiento temporal de pasta de bagazo blanqueada en pequeño volumen, la instalación prensa-pasta debe cumplir tres funciones: � Formación de una hoja continúa de pasta a partir de una suspensión

fibrosa.

� Recortar en hojas y apilar sobre estibas.

� Manipular, pesar y prensar las pacas de hojas sobre estibas. 7.1 FORMACION DE LA HOJA CONTINUA DE PASTA A PARTIR DE UNA

SUSPENSION FIBROSA (Maquina ALLIBE) A partir de una suspensión fibrosa, el equipo prensa-pasta propiamente dicho produce una hoja continua de pasta por aplicación del principio de escurrimiento entre dos telas como se muestra en la figura 6, 7, 8, 9, luego esta hoja pasa a ser prensada para así aumentar su sequedad hasta un 46 % ya que esta es la humedad requerida. Figura 6. Maquina Allibe Figura 7. Maquina Allibe

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina

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Figura 8. Principio de Escurrimiento Figura 9. Principio de Escurrimiento

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Este proceso consta de cinco etapas que son: � Prensa-Pasta ref. 3101.H. Esta prensa-pasta esta compuesta de una

prensa de doble tela con caja de cabeza con repartidor (ref. 3101. H.01) de dos prensas alta presión con circuito de filtro sobre el rodillo prensador inferior (ref. 3101.H.02 y ref. 3101.H.03)

� Bomba al Vacío ref. 3108.J. Cuenta con dos comportamientos de 4

separadores y 2 silenciadores para generación del vacío en el acelerador de escurrimiento, caja aspirante y cajas aspirantes para acondicionamiento de los filtros.

� Cuba de Recepción ref. 3102.S. Esta hecha en concreto con un

revestimiento embaldosado en la cual se almacenan las aguas blancas de escurrimiento, vida útil 18 m3.

� Cuba de Recepción ref. 3103.S. Esta hecha también en concreto con un

revestimiento embaldosado, equipada de un desintregador 3105.h (marca BLACK CLAWSON) antes del reciclado, volumen útil 18 m3

� Cuba ref. 3105.S. Esta está hecha en concreto revestido interiormente con

cemento liso, de reserva de agua caliente a 450 C para alimentación de las regaderas de las telas y filtros, volumen útil 15 m3.

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7.2. CORTE Y APILADO EN ESTIBAS (Maquina ANDRITZ) La cortadora apiladora consta de un tambor aspirador, un rodillo de cepillo y una cuchilla que corta la hoja continúa de pasta deshidratada (bagazo procesado o broque). El corte longitudinal lo realiza un chorro de agua a presión (produciendo así dos bandas continua de 1200 mm.) antes del tambor aspirador, luego se realiza el corte transversal cada 800 mm. Automáticamente por un rodillo de corte giratorio. Estas hojas de pasta deshidratada con dimensiones 1200 x 800 mm. Luego se apilan automáticamente sobre las estibas en madera hasta una altura de 1600 mm. con un peso aproximado de 1000 kg. La Maquina ANDRITZ esta equipada de un depósito de estibas que es cargado manualmente por un operario y la máxima cantidad que soporta es de 20 estibas. � Dispositivo de transferencia y Cortadora 3201 H. Este dispositivo toma

la hoja de bagazo entre las dos capas de correas luego las corta en sentido longitudinal y luego transversal, después hasta conseguir las medidas requeridas (1200 x 800 Mm.) tal como se ilustra en la figura 10 y 11.

Figuras 10. Dispositivo de transferencia.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figuras 11. Dispositivo de transferencia.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. � Bomba al Vacío ref. 3107 J. Esta bomba mantiene el vacío en el tambor

que retiene las hojas cortadas. � Tambor Aspirador. El cual retiene las hojas haciéndolas pivotear,

colocándolas sobre dos estibas de maderas ubicadas a lado y lado de la mesa elevadora.

� Mesa Elevadora. Posee un mando hidráulico el cual baja proporcionalmente al aumentar la altura de la pila. En la posición más baja, las pacas individuales son transportadas por una vía de rodillos. En la figura 12 y 13 se ve claramente.

Figura 12. Mesa Elevadora. Figura 13. Mesa Elevadora.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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� Mesa portadora de Estibas. Esta mantiene el stock de estibas lleno, luego las transporta por la instalación elevadora al soporte fijador de estibas, a continuación son apretadas y el rastrillo alimentador recibe las estibas y las mantiene en disposición para apilar, (figura 14).

Figura 14 Stock de Estibas.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. � Cilindro de Apriete. Se encarga en retener las 2 estibas cuando la mesa

portadora de estibas sube, luego serán llevadas a la mesa elevadora. � Rastrillo. Coloca las 2 estibas que caen del cilindro de apriete debajo el

tambor aspirador (figura 15). Figura 15. Rastrillo.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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7.3. PESADO, PRENSADO Y MANIPULACION DE LAS PACAS (Maquina REBICHON SIGNODE) Las pacas que salen de la cortadora deben pesarse para llevar un registro de producción, luego prensarse para facilitar su manipulación y almacenamiento, estas operaciones se efectúan a lo largo de una cadena de manipulación constituida esencialmente por transportadores de rodillo, los cuales en esta área son operados manualmente. Las pacas que vienen en estibas son tomadas por un montacargas y luego cuando llegan al final de la cadena de manipulación por unos elevadores con horquillas para ser transportadas hacia el área de almacenamiento. � Mesa Pivotante con Rodillos Motorizados ref. 3103. HN.02. Estos

rodillos hacen girar en 900 las dos pacas que recibe del transportador de transferencia de la mesa elevadora, este conjunto de partes se pueden ver en la figura 16.

� 5 Transportadores con Rodillos motorizados ref. 3103.HN.03,

3103.HN.04, 3103.HN.05, 3103.HN.06, 3103HN.10. Estos rodillos permiten transportar las pacas de papel hasta antes de las operaciones de peso y prensado, en esta sección se pueden almacenar hasta 5 pacas; es decir un poco mas de dos ciclos de corte, en la figuras 17 y 18 se pueden apreciar los rodillos y en la figura 21 se muestra el almacenamiento de las pacas en la banda transportadora.

Figura 16. Mesa Giratoria de 90° No.1

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 17. Banda Transportadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 18. Banda Transportadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. � Bascula ref. 3103.H.01 con transportador de rodillos motorizados ref.

3103.HN.07. Esta bascula posee un indicador electrónico graduado hasta 1500 Kg., con una sensibilidad de 5 Kg.

� Prensadora con dos pistones hidráulicos y un transportador de

rodillos motorizados ref. 3103.HN.08. Aquí se procede a prensar las pacas de papel que provienen de la cadena de manipulación reduciéndole así su volumen (figuras 19 y 20), para un mejor manejo cuando se procede a almacenar en bodega.

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� Mesa Pivotante con rodillos motorizados ref. 3103.HN.09. Esta mesa hace girar en 900 cada paca proveniente del prensado (figuras 22, 23 y 24).

� 4 transportadores con rodillos motorizados ref. 3103. HN.11,

3103.HN.12, 3103.HN.14. Permiten transportar las pacas de hojas hasta el final de la cadena de manipulación como se ilustra en la figura 25.

Los montacargas con palas aseguran la nueva toma de pacas de los rodillos motorizados 3103.HN.13 y 3103.HN.14 así como se muestra en la figura 26 para llevarlos y almacenarlas en la bodega. Figura 19. Prensadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 20. Prensadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 21. Prensadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 22. Mesa Giratoria de 90° No. 2.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 23. Mesa Giratoria de 90° No. 2.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 24. Mesa Giratoria de 90° No. 2.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 25. Fin de Banda Transportadora

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 26. Montacargas.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. 7.4. INSTRUMENTACIÓN Cofres 3101. y 3102 UCCL (prensa doble tela). Control de las indicaciones de los manómetros, control de funcionamiento de las células de rotura, este cofre se puede visualizar a continuación en la figura 27. Cofres 3104 y 3105 UCCL (cortadora). Control de las señales luminosa de funcionamiento, mando y central hidráulica (figuras 28 y 29). Cofres 3101 UTR, PBL1 y PBL2 (banda transportadora, báscula y prensa). Control de las señales luminosa de funcionamiento, mando y central hidráulica (figura 30 y 31).

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Figura 27. Cofre de actuadotes 3104 UCCL.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 28. Cofre de señales de Mando 3105 UCCL.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figura 29. Cofre de señales de Mando 3105 UCCL.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina. Figura 30. Cofre de señales 3101 UTR.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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Figuras 31. Cofre de señales 3101 UTR.

Foto tomada para los archivos de PROPAL S.A. Planta 2. Caloto Cauca a 25 Km. al sur de Cali. Departamento E/I Máquina.

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8. IDENTIFICACIÓN DE FALLAS

Al observar el proceso de corte y apilamiento de la WET – LAP y con la información suministrada por los operarios de la maquina se identificaron las siguientes fallas: � La mesa portadora de estibas presenta problemas al momento de subir

hacia los cilindros de apriete para suministrar de estibas al rastrillo debido a la lógica de control.

� Se presenta una caída de las pacas en la mesa rotatoria No. 1 cuando

realiza el primer giro de 90°. � No hay una señal que indique que la mesa rotatoria No. 1 esta operando en

manual cuando se ha realizado una parada de emergencia. � El proceso de prensado es realizado manualmente generando perdidas en

la producción. � El último transportador de la cadena de manipulación presenta discordancia

en el tiempo que debe esperar el motor para andar luego de ser recogida la paca.

� Choque de las pacas al momento de retirarlas de la cadena de

manipulación. En el siguiente capitulo se suministra información sobre el método estructurado de diseño concurrente para la actualización de la lógica de control con la que cuenta el sistema de la cortadora – apiladora y la cadena de manipulación de pacas de papel de pulpa procesada. De esta manera termina la fase de investigación y comienza el proceso de desarrollo.

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8.1. PLANTEAMIENTO DE LA MISION 8.1.1. Descripción del Producto. Automatización del sistema de transporte de pacas de bagazo procesado y broque, para eliminar las fallas en los sistemas de control que están generando pérdidas en la producción y daños en equipos.

8.1.2. Mercado Primario. Propal S.A. 8.1.3. Premisas y Restricciones. � Tener conocimientos en Autómatas Programables, Automatismos

(servoactuadores) y Accionamientos eléctricos.

� PLC marca Allen Bradley.

� Interpretación de Planos Eléctricos Norma IEC/ISA.

� Utilizar los Cofres con los que cuenta la maquina para las señales de mando y ubicación del PLC.

� Conservar Estándares Eléctricos. � Realizar un diseño con posibilidad de expansión.

8.1.4. Partes Implicadas. � Usuarios.

� Diseñadores.

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8.2. PLANTEAMIENTO DEL CLIENTE � La lógica de control con relevación es muy compleja.

� Dificultad para encontrar las fallas en el sistema. � Hay demasiados cables que nos confunden visualmente.

� Hay muchos reles y contactores. � Los tiempos de mantenimientos de la maquina son muy largos. � Cuando hay una parada de emergencia hay que reiniciar manualmente el

sistema generando perdidas de la producción. � Hay que invertir mucho dinero en la sustitución de los aparatos quemados.

� La mesa que suministra las estibas para el apilamiento del WET- LAP

presenta problemas de control (no baja o no sube).

� La mesa del primer giro de 90° hacen girar bruscamente las dos pacas que recibe del transportador de transferencia haciendo que se caigan de la banda transportadora.

� Cuando el Sistema de transporte y manipulación de las pacas trabaja en

manual no hay una señal que le indique a la mesa elevadora de paletas de la ANDRITZ que la mesa de giro 1 no esta en posición para recibir las estibas llenas con WET-LAP.

� La prensa no funciona en automático. � Cuando se recoge con el montacargas las estibas al final de la banda

trasportadora estas se caen.

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8.3. IDENTIFICACION DE NECESIADES 8.3.1. Lista de Necesidades. Teniendo en cuenta las premisas y restricciones al igual que las opiniones de fuentes externas y criterios del equipo de trabajo, se jerarquizaron las necesidades con una escala asteriscos (*) de menor a mayor (1 min. A 5 máx.) para así ser agrupadas en necesidades más globales que dirigirán al equipo. 8.3.2. Fácil Mantenimiento **** Facilidad de encontrar fallas en el sistema. *** Reducir al mínimo el cableado existente. **** Minimizar tiempo de mantenimiento. *** Reducir tiempos perdidos de operaciones por fallas en el control. 8.3.3. Disponible a actualizaciones. **** El programa será fácil de entender. *** El software permitirá futuras ampliaciones. **** El equipo debe ser estandarizado 8.3.4. Mínimos costos de mantenimiento. ** El sistema de control ayudara a la conservación de los motores, piñones, cadenas de transmisión, engranajes etc. 8.3.5. Actualizar estrategia de Control. *** Diseñar una lógica programada. *** Optimizar el sistema de control existente. *** Actualizaciones de Planos Lógicos.

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8.4. JERARQUIA DE LAS NECESIDADES Se jerarquizaron las necesidades con una escala de 1 a 5 de menor a mayor, para referencia se observan en la tabla 1. Tabla 1. Jerarquía de las Necesidades del Cliente.

# NECESIDAD IMP

1 Facilidad de encontrar fallas en el sistema. 4 2 Reducir al mínimo el cableado existente. 4 3 Minimizar tiempo de mantenimiento. 5

4 Crear e implementar una plataforma tecnológica que permita futuras mejoras en el desempeño y funcionamiento de la maquina. 5

5 El montaje contribuirá al mantenimiento de la buena estética de la planta. 3

6 El programa será fácil de entender. 4 7 El software permitirá ampliación en el programa. 4 8 Automatizar el sist. De Transporte de WET - LAP 5 9 Optimizar el tablero de control con acceso a nuevas herramientas. 4

10 El montaje contará con todas las normas de seguridad requeridas por PROPAL. 5

11 El operario no se vera afectado por los cambios que se realicen a la máquina. 4

12 Crear toda la documentación necesaria para el entendimiento pleno del montaje. 4

8.5. ESPECIFICACIONES FUNCIONALES 8.5.1. La necesidad No. 9 hace referencia a las necesidades 1, 2, 3, 5. Se podrán encontrar los puntos de falla producidos en la máquina, facilitar el mantenimiento, el cableado se realizará con cable encauchetado multilíneas y se tendrá la posibilidad de realizar futuras mejoras 8.5.2. Hace referencia a las necesidades 4,8, 9. Para la automatización de la cortadora apiladora WET - LAP se hará uso de un PLC para así aprovechar su robustez y las ventajas que ofrece para la automatización.

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8.5.3. Hace referencia a las necesidades 6, 7, 11. Al momento de realizar el programa del PLC se utilizarán técnicas para que sea de fácil comprensión y este no modifique la percepción del operario. 8.5.4. Hace referencia a la necesidad 10. Se seguirán las normas y requisitos exigidos por el departamento de Salud Ocupacional para evitar accidentes y disminuir los riesgos ocupacionales 8.5.5. Hace referencia a la necesidad 12. Se generarán los documentos respectivos y se dejarán disponibles para los operarios de la máquina y personal de mantenimiento. Las Fases de Desarrollo Conceptual y Desarrollo a Nivel de sistema se obviarán debido a las restricciones del planteamiento de la misión, las cuales nos indican la marca y la forma como será implementado el PLC. En los siguientes capítulos se presentara el diseño detallado del PLC a implementar en el diseño de automatización del sistema de transporte de la maquina WET-LAP.

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9. AUTOMATIZACION WET – LAP 9.1. DISEÑO DETALLADO La automatización se realizará en la sección de corte, apilado, peso, prensado y transporte de las pacas, no se tendrá en cuenta el proceso de prensa donde se genera el bagazo procesado o broque, que es realizado por la maquina ALLIBE. Los problemas que actualmente se están presentando se generan en las secciones del proceso mencionadas anteriormente, es por esta razón que solo se beneficiarán con la implementación del PLC las maquinas ANDRITZ (cortadora -apiladora), Bascula, REBINCHONG SIGNODE (prensadora de pacas) y su sistema de transporte. (Anexo G)

9.2. SELECCIÓN DEL PLC El sistema original de control de los accionamientos de la cortadora – apiladora es por medio de lógica cableada a través de reles electromecánicos enchufables marca Chavin Arnoux los cuales son de importación y el costo de cada uno de ellos varia entre 100.000 pesos (rele térmico), 320.000 (rele con enclavamiento) y 450.000 (rele temporizado) aproximadamente y en el mes se dañan en promedio 4 reles, generando así elevación en el presupuesto para mantenimiento Además por ser un control con muchos enclavamientos posee puntos de daño en los contactos del rele, daño en la bobina del rele, líneas sueltas y daño en las base del rele. Estos daños se presentan por desgaste debido a las maniobras que realizan y por la temperatura de operación a la que están expuestos, además los equipos llevan más de 13 años en servicio. Teniendo en cuenta las restricciones del planteamiento de la misión se seleccionó el PLC SLC de la familia 500 de Allen-Bradley, siguiendo la línea de los PLC’s que han sido utilizados en otros proyectos en la planta dando buenos resultados, disminuyendo así los stocks de repuestos.

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9.3. ESTUDIO DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL SISTEMA Los módulos de E/S pueden interconectarse con niveles de voltaje de CA, CC y TTL. Los módulos de salida están disponibles con CA de estado sólido, CC de estado sólido y salidas de tipo de contacto de reles, los módulos cuentan con filtro de entrada, aislamiento óptico y protección contra sobre-tensión incorporada para mejorar la fiabilidad de su funcionamiento en entornos industriales ruidosos. Se necesitaran 8 módulos de 16 entradas digitales los cuales serán distribuidos así: 6 para satisfacer los requerimientos del sistema y 2 para una futura expansión. para referencia se observan en la tabla 2. Tabla 2. Especificaciones para Modulo de entradas digitales

Para las salidas serán 6 módulos de 16 salidas digitales, 4 para las necesidades actuales y 2 para una expansión. para referencia se observan en la tabla 3. Tabla 3. Especificaciones para Modulo de salidas digitales

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9.4. DISTRIBUCION ELECTRICA En estos planos se encuentra todas las conexiones de cada uno de los racks del PLC tanto entradas como salidas, el símbolo de cada una de ellas, también su respectiva descripción y la posición en el PLC con sus respectivas borneras y líneas de conexión para el funcionamiento del sistema. Ver Planos de entradas y salidas PLC en los Anexos

9.5. ESQUEMAS DE CONTROL Y POTENCIA Los planos de control y potencia demuestran el funcionamiento de cada uno de los motores que actúan e intervienen en el proceso, en los planos se especifican la maniobra de las cajas de control que son los VTCS y VTCM, quien son los que les das las señales de potencia y secuencia de operación a los motores. Ver Planos de Control y Potencia en los Anexos

9.6. ESQUEMAS SECUENCIALES Los esquemas secuénciales exponen el orden del funcionamiento metódico de las maquinas de la WET-LAP basándose en los planos secuenciales de la lógica cableada original. Ver Planos Secuenciales en los Anexos

9.7. ESQUEMAS LOGICOS DE FUNCIONAMIENTO Los planos lógicos representa la secuencia de operación de cada una de las maquinas, LA ANDRITZ, LA BANDA TRANSPORTADORA, Y LA PRENSA.

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9.7.1 Secuencia lógica de funcionamiento de maquinas andritz y allibe rebinchong signote.

� Tomar la hoja que viene de la ultima prensa 3101.H.03 de la maquina

ALLIBE, entre dos capas de correas del dispositivo de transferencia entre la prensa y la cortadora.

� Cortar la hoja en sentido longitudinal con el chorro de agua a presión � Cortar transversalmente la hoja con las medidas de 1.2x 0.8 m � Retener las hojas en el tambor en vacío. � Pivotear las hojas. � Colocar las hojas sobre dos paletas de madera colocadas lado a lado sobre

la mesa elevadora con mando hidráulico la cual de baja a medida que se amontonan las hojas.

9.7.2. Actividades básicas del suministro de estibas a la apiladora. ���� Elevar la mesa portadora de estibas hasta la posición del cilindro de apriete ���� Retener las 2 estibas por el cilindro de apriete ���� Bajar mesa portadora de estibas ���� Entrar el rastrillo justamente debajo del cilindro de apriete ���� Dejar caer las estibas en el rastrillo ���� Sacar el rastrillo con las estibas posicionándose debajo del tambor en vacío ���� Subir mesa elevadora ���� Encuadrar mesa elevadora con el rastrillo ���� Sacar rastrillo hacia el cilindro de apriete

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9.7.3. Secuencia lógica de control del sistema para la programación del PLC SLC 5/04 L543. ���� Secuencia Bajar Mesa Apiladora (Arranque maquina). ���� Entrada de Rastrillo. ���� Activar Vías De Rodillos Para Salida de Pacas. ���� Subir y Bajar Mesa Portadora de Estibas. ���� Activar Cilindro de Apriete. ���� Subir y Bajar Mesa Apiladora.

9.7.4. Proceso de control cadena de transporte. ���� Colocar en marcha el transportador de rodillos de la mesa elevadora. ���� Colocar en marcha rodillos de mesa giratoria No. 1. ���� Activar 29QSX05 Y 29QSX03 y girar mesa giratoria No.1. ���� Activar final de carrera 29FC25 y parar mesa giratoria No.1 y colocar en

movimiento rodillos de la mesa transportadora No.1. ���� Activar 29QSX07 y 29QSX09 y poner en marcha 3103HN03 y 3103HN04. ���� Activar 29QSX07, 29QSX09 y 29QSX11, 29QSX13 están desactivas

entonces poner en marcha 3103HN05 y 3103HN06. ���� Activar 29QSX11 y 29QSX13 y 29QSX15, 29QSX17 entonces active

3103HN05 y 3103HN07. ���� Desactivar 29QSX19 y cancelar marcha de 3103HN10 y 3103HN07 y ponga

en marcha 3103HN08, active también prensa. ���� Desactivar 29QSX21, active mesa giratoria No. 2, hasta que active

29FC27. ���� Desactivar l de 29QSX23 y 29QSX25 y poner en marcha 3103HN11 y

3103HN12.

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���� Activo 29QSX23 y 29QSX25, poner en marcha 313HN11 y Active 29QSX21, desactivo células 29QSX23, 29QSX2505 y 29QSX27 activa, poner en marcha 3103HN13 y 3103HN14 hasta que 29QSX05 este activa.

Ver Planos Lógicos en los Anexos

9.8. UBICACIÓN DE SENSORES En estos planos se especifica la ubicación de cada uno de los sensores y actuadores que intervienen en el proceso. Ver Planos Ubicación de Sensores en los Anexos.

9.9. CARNET DE CABLES DEL PLC Los carnét’s de Cables se hicieron para facilitar el montaje y evitar errores al momento de la implementación del PLC. El cableado que esta actualmente entre el campo y las señales de mando será el mismo ya que no va a cambiar de lugar ningún actuador. Se hará uso de nuevas marcas para identificar en punta y punta del cable cada una de las líneas mostrando su punto de partida y su punto de llegada. De igual forma cada encauchetado también tendrá su respectiva nomenclatura donde se especifica el Rack que ocupa en el PLC y los canales que ocupa. También se encuentra qué tipo de Cable que se debe utilizar y su respectivo metraje. En estos planos fueron actualizados con la misma información ya establecida por los planos antiguos. para referencia se observan en la tabla 4.

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Tabla 4. Conectividad entre Dispositivos.

Figura tomada del modulo Descripción General del Sistema, Módulos de E/S y Controladores Programables SLC 500™ Allen Bradley (Boletines 1746 y 1747) Rockwell Automation. Ver Planos Carnét’s de Cables en los Anexos

9.10. PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN Ver Anexos de Instalación de PLC.

9.11. RED DE CONUNICACION DEL PLC El sistema se puede configurar para realizar intercambio de información entre éste y una gama de dispositivos, plataformas de cómputo y sistemas operativos. Para la comunicación del PLC se instalará una red RIO, donde las aplicaciones normales van desde los simples vínculos de E/S con controladores y E/S hasta los vínculos con una amplia variedad de tipos de dispositivos como se muestra en la figura 32. Los dispositivos se conectan por medio de módulos adaptadores de E/S remotas o adaptadores integrados de E/S remotas. El uso de la red de E/S remotas universales en vez de la conexión directa de un dispositivo, a través de una gran distancia, con un chasis de E/S locales reduce los costos de instalación, arranque y mantenimiento gracias a que coloca las E/S más cerca de los detectores y los accionadores, además posee una fortaleza y versatilidad que proviene de la variedad de productos que acepta.

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Figura 32. Red de Comunicación RIO.

Figura tomada del modulo Descripción General del Sistema, Módulos de E/S y Controladores Programables SLC 500™ Allen Bradley (Boletines 1746 y 1747) Rockwell Automation. Interfaces que proporcionan conectividad de E/S remotas universales para el SLC 500: � Escáner de E/S remotas 1747-SN

� Adaptador de E/S remotas 1747-ASB 9.11.1. Módulo escáner de E/S remotas. El módulo 1747-SN proporciona una comunicación remota de alta velocidad entre un procesador SLC y una interface de operación Allen-Bradley y dispositivos de control, como los módulos de E/S 1746, las ventajas de este modulo son: � Inmunidad al ruido a varios recorridos del cable por medio de velocidades

en baudios seleccionables. � Distribución de dispositivos por un área física amplia, aceptando longitudes

de cable RIO de hasta 3050 m (10,000 pies) � Conexión de hasta 16 dispositivos en modo normal ó 32 dispositivos en

modo complementario.

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� Capacidad para enviar grandes cantidades de datos a dispositivos RIO sin afectar el rendimiento efectivo del sistema, utilizando transferencias de bloque.

� Capacidad para descargar y cambiar aplicaciones en terminales de Panel

View y monitores de potencia por medio de la función de paso "pass-thru" de E/S remotas.

9.11.2. Adaptador de E/S remotas 1747-ASB. El módulo 1747-ASB proporciona un vínculo de comunicación entre los escáneres SLC o PLC y una amplia variedad de módulos de E/S 1746 a través del vínculo de E/S remotas. El módulo asigna la imagen de los módulos de E/S en su chasis remoto directamente a la tabla de imagen de SLC o PLC, las ventajas de este adaptador son: � Compatibilidad para asignación de imágenes de transferencia en bloques y

discreta. � Utilización eficiente de imágenes con compatibilidad para direccionamiento

de 1/2 ranura, 1 ranura y 2 ranuras. Ver Anexos de Instalación de PLC.

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10. LISTADO Y COTIZACION DE MATERIALES REQUERIDOS PARA EL

MONTAJE. 10.1. LISTADO DE HARDWARE PLC Teniendo en cuenta la restricción del tipo y marca de PLC a implementar el siguiente listado fue sumistrado por la compañía ALLEN BRADLEY, para referencia se observan en la tabla 5.

Tabla 5. Listado de Materiales para el PLC

Ítem Catálogo Cant. Descripción P/Unit. P/Total

1 1746-A7 2 7 SLOT CONTROLLOGIX CHASSIS 335,92 671,8

2 1756-PA72 2 85-265 VAC POWER SUPPLY (5V @ 10 AMP) 611,8 1.223,6

3 1476-SN 1 REMOTE SCANNER MODULE 1.650,0 1.650,0

1746-C16 2 CHASSIS INTERCONNECT CABLE, 4FT (1.22M) 170,0 340,1

5 1746-IM16 8 AC INPUT MODULE FOR PROGRAMMABLE CONTROLLER 273,8 2.190,2

6 1746-OW16 6 RELAY OUTPUT MODULE FOR PROGRAMMABLE CONTROLLER 273,8 1.642,7

7 1746-P4 2 POWER SUPPLY - RACK MOUNT 640,4 1.280,8

8 1747-L541 1 SLC 5/04 CONTROLLER, 16K MEMORY 1.529,6 1.529,6

9 6362031104 10 CABLE TELDOR MTS 2,0 20,0

10 1747-ASB

1 ADAPTADOR DE E/S REMOTAS

1.450,0 1.450,0

11 48836

20 PHOENIX CONTACT I/O 10,0 200,0

TOTAL: 12.198,8 Los valores presentados en esta tabla están en dólares americanos, valorizados con el DTF a la fecha

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10.2. LISTADO DE HARDWARE TABLERO DE CONTROL

Para la implementación del PLC se realizo un estudio de los componentes electrónicos que serán necesarios para llevar a cabo el montaje. Los valores que se muestran a continuación fueron sumistrados por Megaingenieria que es la firma que se encarga de la ejecución de los proyectos, para referencia se observan en la tabla 6. Tabla 6 Listado de materiales para implementación del PLC

Los valores presentados en esta tabla están representados en pesos colombianos, valorizados con el DTF a la fecha.

ITEM DESCRIPCION REF. UND CANT. V/UND V/TOTAL

1 BORNERA LEGRAND PHOENIX CONTAC 39060 UND 352 $1,190 $418,880

2 TAPA FINAL BORNERA PHOENIX CONTAC 39450 UND 20 $0,820 $16,400

3 FRENO FINAL PHOENIX CONTAC 1201442 UND 40 $1,449 $57,960

4 MARCADOR SOBRE FRENO PHOENIX CONTAC 800323 UND 40 $1,502 $60,080

5 DISYUNTOR 1 AMP TELEMECNIQUE GB2CD06 UND 20 $59,587 $1.191,740

6 DISYUNTOR 2 AMP TELEMECNIQUE 6B2CD07 UND 2 $59,587 $119,174

7 DISYUNTOR 6 AMP TELEMECNIQUE 6B2CD10 UND 6 $59,587 $357,522

8 TERMINALES PUNTA CALIBRE 16 PHOENIX CONTAC 37664 UND 3000 $0,023 $69,000

9 MARCAS LEGRAND ( 0 ) 38210 UND 886 $0,041 $36,326

10 MARCAS LEGRAND ( 1 ) 38211 UND 1163 $0,041 $47,683

11 MARCAS LEGRAND ( 2 ) 38212 UND 636 $0,041 $26,076

12 MARCAS LEGRAND ( 3 ) 38213 UND 321 $0,041 $13,161

13 MARCAS LEGRAND ( 4 ) 38214 UND 398 $0,041 $16,318

14 MARCAS LEGRAND ( 5 ) 38215 UND 253 $0,041 $10,373

15 MARCAS LEGRAND ( 6 ) 38216 UND 283 $0,041 $11,603

16 MARCAS LEGRAND ( 7 ) 38217 UND 199 $0,041 $8,159

17 MARCAS LEGRAND ( 8 ) 38218 UND 274 $0,041 $11,234

18 MARCAS LEGRAND ( 9 ) 38219 UND 183 $0,041 $7,503

19 MARCAS LEGRAND ( / ) 38270 UND 440 $0,041 $18,040

20 MARCAS LEGRAND ( · ) 38271 UND 505 $0,041 $20,705

21 MARCAS LEGRAND ( - ) 38273 UND 465 $0,041 $19,065

22 MARCADOR PARA CONDUCTORES TIPO CAPSULA DEXON PMC50 UND 350 $0,320 $112,000

23 ETIQUETAS AUTOADHESIVAS PARA PMC50 BLANCAS DEXON ETIQ11 PCK 1 $6,420 $6,420

24 BOLIGRAFO INDELEBLE PARA ETIQ11 UND 3 $2,710 $8,130

27 CABLE 2 X 16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP103109 MTS 955 $2,23 $2.128,982

28 CABLE 6X16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP106109 MTS 210 $4,56 $958,482

29 CABLE 9 X 16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP109109 MTS 185 $4,56 $844,377

30 CABLE 16 X 16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP112109 MTS 35 $8,28 $289,632

31 CABLE 24 X 16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP124101 MTS 127 $6,08 $771,893

32 CABLE 33 X 16 + 1 600 V MARCA TELDOR 8DBP130109 MTS 70 $7,19 $503,482

TOTAL $8’130.101

70

10.3. COSTO TOTAL DEL PROYECTO Para la implementación de la automatización se requerirá de 95’410.320 de pesos en su totalidad, teniendo en cuenta que se utilizaran los mismos cofres con los que funciona la maquina actualmente, aprovechando todos los elementos de mando y señalización que ellos poseen. En la tabla 7 se muestra discriminado todos los costos. Tabla 7 Descripción de costos del proyecto. Mano de Obra Ingeniería (2 ingenieros) x 6 meses $ 28.800.000

Sueldo de un Dibujante Técnico x 3 meses $ 1’800.000

Sueldo de un Técnico de Montaje (Electricista) x 6 meses $ 4’800.000

Materiales para el PLC $ 27’201.540

Listado de materiales para implementación $ 8’130.101

Imprevistos $ 15’000.000

TOTAL $ 85’731.641 Los valores presentados en esta tabla están representados en pesos colombianos, valorizados con el DTF a la fecha.

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11. PROGRAMA PLC

Debido al nivel de complejidad y gran tamaño de la maquina, el programa se dividió por partes funcionales de la CORTADORA APILADORA Y BANDA TRANSPORTADORA para reducir las posibilidades de error y facilitar la revisión del programa. Lad 3 Puesta en marcha cortadora apiladora

Lad 4 Subir mesa de estibas Lad 5 Entrar cilindro de apriete Lad 6 Salida de rastrillo Lad 7 Bajar mesa de estibas

Lad 8 Entrada de rastrillo Lad 9 Bajar mesa apiladora Lad 10 Secuencia de seguridad Lad 11 Salida de rastrillo Lad 12 Bajada mesa apiladora Lad 13 Puesta en marcha banda transportadora Lad 14 Mesa de giro 1 de 90 grados

Lad 15 Salida de pacas Lad 16 Transportador 3 Lad 17 Transportador 4

Lad 18 Transportador 5 Lad 19 Transportador 6 Lad 20 Transportador 10 Lad 21 Transportador 7 pesado de pacas Lad 22 Transportador 8 prensado de pacas Lad 23 Mesa de giro 2 de 90 grados Lad 24 Transportador 10 Lad 25 Transportador 11 Lad 26 Transportador 12 Lad 27 Transportador 13 Lad 28 Transportador 14

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12. DISEÑO DE COFRES 3105 UCCL (CORTADORA)

Figura 33. Isométrico del tablero Módulo I/O Remoto

73

12.1. DISEÑO DOBLE TAPA DE COFRES 3105 UCCL (CORTADORA) Figura 34. Distribución de elementos en el tablero Módulo I/O Remoto

74

13. DISEÑO DE COFRE 3101 UTR (BANDA TRANSPORTADORA)

Figura 35. Isométrico del tablero 3101 UTR Módulo I/O Remoto

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13.1. DISEÑO DOBLE TAPA DE COFRES 3101 UTR (BANDA TRANSPORTADORA)

Figura 36. Distribución de elementos en el tablero 310 1 UTR Módulo I/O Remoto

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14. CONCLUSIONES

� Al realizar el estudio y análisis del proceso de fabricación se observo que el sistema de pesado y zunchado de la maquina Wet- Lap tenia partes que funciona manualmente. Además cuenta con 70 relés en la cortadora apiladora y 80 en la banda transportadora.

� El tiempo de espera de las 2 últimas fotoceldas fueron alargados ya que

provocaban el choque de las pacas al final de la banda. � Con la implementación del PLC se minimiza el tiempo de salida de las

pacas de la banda transportadora hacia el almacén, ya que no será necesario que el operario de la orden de prensado y pesado de las pacas.

� Se minimizaron las entradas a 48 y las salidas del sistema a 60 en total. � Teniendo en cuenta las restricciones del planteamiento de la misión se

seleccionó el PLC SLC de la familia 500 de Allen-Bradley, siguiendo la línea de los PLC’s que han sido utilizados en otros proyectos en la planta dando buenos resultados.

� Toda la ingeniería de detalle se diseñó en ATUOCAD 2007 teniendo en

cuenta los planos originales de lógica cableada, se generaron nuevos esquemas lógicos de control, esquemas de control y potencia, esquemas secuenciales, distribución eléctrica, ubicación de sensores, carnet de cables y distribución eléctrica. Los planos se fueron creados bajo la NORMATIVIDAD de PROPAL. S.A. ya que tienen norma IEC y ANSI.

� En la lista detallada de los materiales requeridos para el montaje e

implementación del proyecto con su debida cotización se determino que el costo del proyecto es de 27.000.000 de pesos.

� Los costos por mantenimiento se reducen debido a que la lógica

programada a implementar ya que no requiere de inspecciones frecuentes para detectar fallas en accionamientos.

� Disminución de tiempos perdidos por manipulación manual de las

secuencias operativas. � Mediante la ejecución de este proyecto se obtuvo una visión más realista de

las necesidades que existen el medio, fomentando nuestra capacidad de plantear soluciones a problemas en beneficio de las empresas.

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15. RECOMENDACIONES

� Se recomienda para facilitar el trabajo de los estudiantes en practica,

acondicionar un sitio donde se puedan realizar diseño de planos,

informes de los proyectos y simulaciones de hardware y software del

PLC a implementar.

� Para evitar la caida de las pacas en la mesa giratoria 1 de 90o se

recomienda bajar la velocidad del motor de giro de 1600 rpm a 1000 rpm.

� Es aconsejable retirar las fotoceldas de la banda transportadora unos 25

cm, ya que las pacas chocan con ellas. � Para la localización, eliminación de errores, averías y poder realizar el

mantenimiento preventivo de las máquinas e instalaciones seria conveniente Implementar una PanelView Plus 1000 con una interface hombre-maquina (HMI).

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16. RESULTADOS OBTENIDOS

Al implementar el PLC en este proyecto se obtuvo una reducción en la cantidad de relevos y contactores en los cofres de instrumentación. (Figura 31). Se minimiza cableado en la instalación y se reduce el tiempo de salida de las pacas hacia el almacén. El uso de la tecnología de lógica programada es mas confiable ya es más fácil encontrar y dar solución a fallas. Además se reducen costos de mantenimiento. Resultados se muestra en la tabla 5

Tabla 8. Resultados Obtenidos.

ESPECIFICACION ANTES DESPUES

Entradas del Sistema 160 83

Salidas del Sistema 70 52

Tiempo de Ejecución de salida de pacas para el Almacen

15min

3.5min

Salida de Pacas/hora 7 pacas 17 pacas

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BIBLIOGRAFIA

Automatas programables. Bogota: Mc Graw Hill, 1990. 211 p. CRIADO PORRAS, Alejandro. Automatas programables. Bogota: Mc Graw Hill, 1990. 211 p. Guías de selección [en línea]. Milwakee: Allen Bradley, 1996. [consultado 03 de marzo de 2006]. Disponible en Internet: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/public/documents/webassets/browse_results.hcst?lineTitle=SLC%20500%20System&familyTitle=Programmable%20Logic%20Controllers&categoryTitle=Programmable%20Controllers&xLanguage=EN%20-%20English&CategoryId=0012&FamilyId=0088&PageNumber=2&StartRow=21&EndRow=40&SortField=dDocTitle&SortOrder=Asc&passedLangVal=EN%20-%20English El manual de esquemas moeller. Bogota: Hanseatica, 1999. 104 p. ENTREVISTA con Adolfo Ortiz Rosas, Ingeniero Electrico. Santiago de Cali, 20 de Julio de 2006. LEIVA FLOWER Luis. Controles y automatismos electricos. 9 ed. Bogota: Panamericana Formas e Impresiones S.A., 2005. 355 p. Manual de referencia [en línea]. Milwaukee: Allen Bradley, 1996. [consultado 03 de Marzo de 2006]. Disponible en Internet: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/public/documents/webassets/browse_results.hcst?lineTitle=SLC%20500%20System&familyTitle=Programmable%20Logic%20Controllers&categoryTitle=Programmable%20Controllers&xLanguage=EN%20-%20English&CategoryId=0012&FamilyId=0088&passedLangVal=EN%20-%20English

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Anexo A. Distribución eléctrica entradas y salidas del PLC

81

82

Anexo B. Control y potencia de motores

83

Anexo C. Planos secuenciales

84

Anexo D. Planos lógicos

85

Anexo E. Carnet de cables

86

Anexo F. Ubicación de sensores

87

Anexo G. Planos mecánicos

88

Anexo H. Distribución en planta maquina wet – lap