Proyecto de Ingenieria

INTRODUCCION

En la empresa Malatrassi fabrican tuberías de concreto utilizando maquinarias operadas de forma manual y que por distintas circunstancias no garantizan la uniformidad, calidad y cantidad de los productos o equipos que fabrican.

El dueño de la fábrica Malatrassi tiene la necesidad de producir más tuberías, ya que no ha logrado satisfacer las necesidades o la demanda de sus clientes y tiene la alternativa de adquirir un equipo automatizado para la producción, con lo que se pretende alcanzar la producción necesaria para satisfacer la demanda insatisfecha que tiene con sus clientes y parte de la demanda insatisfecha del mercado de tuberías de concreto.

Este trabajo incluye los puntos necesarios para la formulación de un proyecto de manera de incrementar la producción de tuberías de concreto en donde se elabora un análisis técnico y financiero , buscando la viabilidad del proyecto para beneficiar lógicamente al dueño y a sus clientes, e indirectamente a otros clientes y dueños que tengan la intención de aumentar la cantidad y la calidad de la tuberías de concreto con lo que se beneficiará al consumidor final, ya que adquirirá productos de mejor calidad que los que se producen actualmente con las operación manual de la maquinaria existente.

INDICE

RESUMEN...........................................................................................................................................4

1. FORMULACION Y DELIMITACION DEL PROBLEMA EN ESTUDIOS...............................................5

1.1. DESCRIPCION DE LA ORGANISACION..................................................................................5

1.1.1. ANTECEDENTES GENERALES.......................................................................................5

1.1.2. ANTECEDENTES ESPECIFICOS.....................................................................................5

1.1.3. ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL................................................................................6

1.2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA...........................................................................................7

1.2.1. NATURALEZA..............................................................................................................7

1.2.2. MAGNITUD.................................................................................................................7

1.2.3. GRAVEDAD.................................................................................................................7

1.2.4. DELIMITACION DEL PROBLEMA..................................................................................8

2. OBJETIVOS..................................................................................................................................9

2.1. GENERAL.............................................................................................................................9

2.2. ESPECIFICO.........................................................................................................................9

3. MARCO TEÓRICO......................................................................................................................10

3.1. TEORIA..............................................................................................................................11

3.1.1. EL HORMIGON Y SUS DERIVADOS............................................................................11

3.1.2. PROPIEDADES DE LOS TUBOS DE HORMIGÓN..........................................................13

3.1.4. RESISTENCIA HIDROSTÁTICA....................................................................................14

3.1.5. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN. MÉTODO DE LOS TRES APOYOS...................................15

3.1.6. ABSORCIÓN..............................................................................................................16

3.1.7. ESTANQUEIDAD........................................................................................................16

3.1.9. CINEMÁTICA Y CINÉTICA...........................................................................................18

3.1.10. EL PROCESO DE DISEÑO............................................................................................20

3.1.12. AUTOMATIZACION...................................................................................................23

3.2. ENFOQUE..........................................................................................................................24

3.2.1. MODALIDAD Y TIPO DE INVESTIGACIÓN..................................................................25

3.2.1.1. MODALIDAD.........................................................................................................25

3.2.1.2. TIPO......................................................................................................................25

3.3. OTROS DATOS..................................................................................................................26

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3.3.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS.............................................................................26

3.3.2. FUNDAMENTACIÓN FILOSÓFICA..............................................................................26

4. METODOLOGIA DE TRABAJO....................................................................................................27

4.1. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN Y ANALISIS DE LA INFORMACIÓN........................................28

4.1.1. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN.................................................28

4.1.2. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS........................................................28

4.1.3. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS........................................................29

4.1.4. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS..........................................................................30

4.1.5. INTERPRETACIÓN DEL NIVEL DE PRODUCCIÓN DE LA FÁBRICA “MALATRASSI”.......31

4.2. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA AUTOMATIZADO..........................................................32

4.2.1. ESPECIFICACIONES DE LA MÁQUINA........................................................................32

4.3. METODOLOGÍA.................................................................................................................33

4.3.1. CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO DEL PANEL DE CONTROL.........................................33

4.3.2. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TABLERO...........................................................34

4.3.3. ACOMETIDA ELÉCTRICA............................................................................................34

4.4. FACTIBILIDAD TECNICA.....................................................................................................34

4.4.1. CAPACIDAD DEL PROYECTO......................................................................................35

4.4.2. Factores condicionantes del proyecto......................................................................35

4.4.3. Proceso de producción.............................................................................................35

4.4.4. Maquinaria y equipos...............................................................................................37

4.5. PROPUESTA......................................................................................................................38

4.5.1. ANTECEDENTES DE LA PROPUESTA..........................................................................38

4.5.2. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD.......................................................................................38

4.5.3. FUNDAMENTACIÓN..................................................................................................39

4.5.4. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA MÁQUINA..................................................40

BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................43

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RESUMENSe realizarán estudios en donde se determinaran los antecedentes del proyecto y se analizarán las necesidades del propietario de la fábrica. También se analizará a los involucrados que interactúan y se relacionan directa e indirectamente con el proyecto. Se definen los objetivos y las alternativas para atender el problema originalmente percibido. Para iniciar el análisis se realiza una revisión de toda la información relacionada con el objetivo principal del proyecto, los objetivos específicos y las actividades que definen los indicadores y los medios de verificación. Considerando lo especializado del tema, se hizo una revisión bibliográfica que busca apoyar al lector en el entendimiento de conceptos y terminología relacionada con el proyecto. Con la ayuda de documentos especializados se organizó el proceso más adecuado de fabricación de tuberías de concreto las normas que rigen la fabricación de este tipo de producto y la maquinaria a utilizar.

Palabras claves: Recursos, Objetivos, Analizar, Mejoramiento y producción

ABSTRACTStudies where the background of the project and determine the needs of the factory owner will be discussed will be made. It will also analyze the stakeholders who interact and relate directly and indirectly to the project. The goals and alternatives are defined to address the problem originally perceived. To start the analysis, a review of all information related to the project's main objective, the specific objectives and activities that define the indicators and means of verification is performed. Whereas specialized subject, was a literature review that aims to support the reader in the understanding of concepts and terminology related to the project. With the help of specialized documents the most suitable process for manufacturing concrete pipe standards governing the manufacture of this type of product and the machinery used was organized.

Keywords: Resource Objectives, Analyzing, Improving and production

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1. FORMULACION Y DELIMITACION DEL PROBLEMA EN ESTUDIOS

1.1. DESCRIPCION DE LA ORGANISACION

MALATRASSI Prefabricados Ltda. Es una empresa de vanguardia. Sus objetivos: la satisfacción de los clientes, altos estándares de calidad y competitividad. En consecuencia, esta empresa ha buscado adelantarse a las exigencias de los clientes certificando los procesos productivos y administrativos. Es así como desde Mayo del 2005 malatrassi cuenta con la Certificación ISO 9001-2008, y desde Septiembre de 2006 ha sumado la marca de conformidad Cesmec para el Modelo ISO Casco 5 lo que viene a respaldar aún más los procesos de fabricación y liberación de productos. Además, a partir de este año las cámaras domiciliarias y tapas están en la lista de proveedores autorizados por la SISS. Todo esto requiere de un mejoramiento continuo que hoy le permite ofrecer certificación inmediata, y cada vez que usted lo requiera, para una gama de productos que aumenta día a día (soleras, tubos, bloques, adocretos, solerillas, cámaras domiciliarias y tapas, muertos de anclaje, entre muchos otros) (www.malatrassi.cl).

1.1.1. ANTECEDENTES GENERALES

MALATRASSI Prefabricados Ltda se dedica a la elaboración de productos de hormigón armado. (malatrassi )

Matatrassi no solo es “un fabricante sino también en un asesor directo para la óptima instalación y operación de nuestros productos” (www.malatrassi.cl).

MALATRASSI Prefabricados Ltda está acreditada por el sistema nacional de acreditaciones. (malatrassi )

1.1.2. ANTECEDENTES ESPECIFICOS

Esta empresa consta con su línea de tuberías de hormigón para alcantarillado de aguas servidas y saneamiento de aguas lluvia como asimismo con la producción de adocretos (pavimentos flexibles), bloques de hormigón para edificación, soleras

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http://www.malatrassi.cl/medio.htm

para proyectos de pavimentación urbana y rural, nichos guarda medidores de agua potable y de gas, hormigones, apoyos para fundaciones, cámaras domiciliarias y tapas, entre otros. (www.malatrassi.cl).

Malatrassi Prefabricados Ltda . Cuenta con las siguientes áreas:

Mantención, Coordinación de Control de Documentos y Calidad ISO 9001, Control de Calidad, Producción, Administración, Compras y Ventas.(www.malatrassi.cl)

1.1.3. ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL

Fig. 1

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Fuente: José Uribe (Jefe de personal)

1.2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA

1.2.1. NATURALEZA

Cuando se realiza algún tipo de modificación en alguna empresa, ya sea en su totalidad o bien en algunas de sus áreas es de suma importancia saber de dónde surge o porque surge aquella idea por realizar el mejoramiento de dicha actividad, ya sea por un mejor rendimiento referente a la producción, reducción del personal o bien por la necesidad de disminuir el esfuerzo físico al personal que realiza dicho trabajo, es así como Malatrassi en su imperiosa idea por aumentar la producción de su línea de tuberías de hormigón para alcantarillado de aguas servidas y de aguas lluvias necesita automatizar ciertas partes del proceso.

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Por otra parte algunas partes del proceso no tienen en cuenta algunos factores ya hay momentos en el cual la máquina vibra y compacta de mejor forma que otras veces, ya que su operación es manual y depende de la condición física del operador en el transcurso de la jornada de trabajo

1.2.2. MAGNITUD

Para determinar la real situación del problema se consideran los siguientes datos:

Producto: tubo cilíndrico, diámetro 600 mm, largo 1000 mm Peso: 300 kg Valor de venta: $14.000 (IVA incluido) Venta promedio mensual: 240 unidades Equipo de producción: 3 personas Costo diario del operario: $14.000

Se observa que el proyecto es de una mediana envergadura, si están limitados por la cantidad de producción, ya que solo se realiza una sola vez a la semana y fabrican alrededor de 70 tubos.

1.2.3. GRAVEDAD

Si bien Malatrassi tiene la necesidad de aumentar su producción y por ende sus ventas, ellos deben tener la certeza que el proyecto es factible por lo que el proyecto es a mediano plazo.

1.2.3.1. SINTOMAS Y CAUSAS

Los síntomas son:

Disminuida producción y por ende no se satisface la demanda de tuberías Influye en la calidad y rendimiento del producto. Personal con capacitación deficiente ya que solamente cuentan con el

conocimiento cotidiano o por experiencia. (conocimiento empírico en el proceso de producción).

Problemas con los prevencioncitas de riesgos, ya que las personas no pueden exceder el límite de esfuerzo físico.

Las causas son:

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Operación manual en la maquinaria existente. Agotamiento físico de los operarios

1.2.4. DELIMITACION DEL PROBLEMA

Físicamente el problema existe en la empresa Malatrassi ubicada en Puerto Montt, el mejoramiento es para el área de tuberías de alcantarillado y aguas lluvias, dicho proceso de realiza una vez por semana.

Se realizaran diseños en el área eléctrica mecánica e hidráulica, de manera de obtener un resultado final esperado.

El tiempo de trabajo estimado para tener proyecto analizado es de 3 meses.

2. OBJETIVOS

2.1. GENERAL

Estudiar la fabricación de la línea de tuberías de hormigón para alcantarillado de aguas servidas y saneamiento de aguas lluvias en la fábrica ubicada en la Ruta Norte kilómetro 6,5 en Puerto Montt a través de la instalación de una máquina automatizada para mejorar los niveles de producción.

2.2. ESPECIFICO

Establecer la factibilidad del proyecto de automatización desde el punto de vista técnico, determinando la oferta tecnológica, los insumos o materias primas a

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utilizarse, las instalaciones, distribución de planta, los accesos y ubicación de la planta, diseño del proceso de fabricación que satisfaga la necesidades de calidad y uniformidad, así como las necesidades de expansión, los accesos y ubicación de la planta.

Establecer la factibilidad de la automatización desde el punto de vista financiero, determinar si existe factibilidad económica como consecuencia del mejoramiento, es decir si a causa de la automatización de este proceso la producción y las ventas aumentan y el uso de mano de obra disminuye.

Proponer una alternativa de solución en la fabricación de tuberías para alcantarillado de aguas servidas y saneamiento de aguas lluvias en la fábrica ubicada en la Ruta Norte kilómetro 6,5 en Puerto Montt para mejorar los niveles de producción y disminución del personal, según los requerimientos de Malatrassi.

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3. MARCO TEÓRICO

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3.1. TEORIA

3.1.1. EL HORMIGON Y SUS DERIVADOS

El hormigón es un material de composición heterogénea de áridos, cemento y agua en una cierta proporción que puede variar dentro de cierto rango. El cemento y el agua reaccionan formando una pasta aglomerante, que al unirse con los áridos produce un material que presenta una enorme resistencia a la compresión, pero con un pobre desempeño frente a la tracción. Esta deficiencia ha sido suplida por el acero de refuerzo, que presenta un excelente comportamiento ante la tracción. La complementación entre acero y hormigón es posible gracias a la buena adherencia entre ambos y a la similitud de sus coeficientes de dilatación térmica.

(ATHA, Revista Cemento, 2005, pág. 12)

El hormigón prefabricado es un producto de construcción producido por hormigón en un molde reutilizable en un entorno controlado, transportado al sitio de construcción e instalado en su lugar. En contraste, el hormigón estándar se vierte en formas y sitios específicos. Mediante la producción de prefabricados de hormigón en un ambiente controlado, al hormigón prefabricado se le da la oportunidad de solidificar correctamente y ser supervisados de cerca por los empleados de la planta. Utilizar un sistema de prefabricados de hormigón ofrece muchas ventajas potenciales, el proceso de producción de prefabricados de hormigón se realiza en plantas de producción especiales, lo que ayuda a la seguridad en todo el proyecto además hay un mayor control de la calidad de materiales y mano de obra en una planta de producción de prefabricados

Hay muchos tipos diferentes de sistemas que forman prefabricados de hormigón para aplicaciones arquitectónicas, que difieren en tamaño, función y costos. Paneles prefabricados arquitectónicos también se utilizan para revestir la totalidad o parte de una fachada del edificio, muros auto soportantes utilizados para ajardinar, tubos de drenaje de aguas pluviales, agua y desagüe y túneles hacen uso de elementos prefabricados de hormigón. El hormigón prefabricado en los tratamientos de los sistemas sanitarios y aguas pluviales son estructuras diseñadas para la instalación subterránea que han sido diseñados específicamente para el tratamiento y eliminación de los contaminantes de las aguas pluviales y sanitarias. Estos productos prefabricados de hormigón son

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bóvedas de aguas pluviales, sumideros, pozos de registro y las tuberías de hormigón. (ATHA, Revista Cemento, 2005, pág. 15)

La durabilidad, o vida de servicio, de una tubería de hormigón es tan importante como su capacidad para desempeñarse de acuerdo con sus funciones estructurales e hidráulicas. La capacidad de la tubería para continuar desempeñándose satisfactoriamente durante un período económicamente aceptable es una consideración fundamental de ingeniería. La durabilidad está relacionada con las expectativas de vida o con las características de duración de un material o de su estructura. Se han dirigido muchas investigaciones a determinar la durabilidad de algunos materiales para fabricación de tuberías pero la naturaleza variable del clima, el terreno, la geología, las impurezas del fluido, los materiales de construcción y el proceso de construcción mismo, han impedido el desarrollo de una teoría práctica y sistemática para predecir su comportamiento. (ATHA, Asociación Española de Fabricantes de Tubos de Hormigón Armado , 2003, pág. 3)

La fabricación de tuberías de hormigón debe cumplir los requisitos establecidos en la norma “NCh 184/1 Of2001:Conductos prefabricados de hormigón para alcantarillado - Parte 1: Tubos circulares de hormigón simple, tubos de base plana de hormigón simple y tubos de base plana de hormigón - Requisitos generales” que establece los requisitos generales que deben cumplir los tubos prefabricados de hormigón simple de sección circular o de base plana, y los tubos de hormigón armado de base plana, y sus uniones respectivas, utilizados en redes de alcantarillado y, en general, para la conducción a la presión atmosférica de sustancias líquidas o sólidas arrastradas por líquidos.

Esta norma contiene;

Alcance y campo de aplicación Referencias normativas Términos y definiciones Símbolos y términos abreviados Clasificación Requisitos generales Materiales Tubos de hormigón simple Tubos de hormigón armado base plana Uniones y sellado de uniones

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Reparaciones Certificación Ensayos Marcado del producto

3.1.2. PROPIEDADES DE LOS TUBOS DE HORMIGÓNLas propiedades de la tubería de concreto que pueden influir en su durabilidad son: la resistencia a la flexión, la densidad, la absorción, la proporción agua / cemento, el contenido de cemento, el tipo de agregado y la alcalinidad. Resistencia a la flexión; Se relaciona con consideraciones estructurales y no de durabilidad, dependiendo ésta del diseño del concreto, tipo de cemento, agregados, proceso de fabricación. Densidad; Se pueden obtener altas densidades con una mayor consolidación del concreto y/o un mayor peso específico de agregados, aunque esto último no asegura el mejoramiento de la durabilidad del concreto.

Absorción; Es un indicador de la porosidad del concreto, con lo que se puede asegurar la calidad de los tubos de drenaje. Está influenciada por la absorción de los agregados y características del proceso de fabricación. Proporción agua / cemento: Las relaciones agua / cemento con que se producen las tuberías de hormigón prefabricadas son muy bajas. Por lo general tienen un asentamiento de cero. Tipo de cemento; Pueden ser cemento Portland, o Portland puzolánico. También se consideran las cenizas volantes como material cementante y se las puede utilizar en combinación con el cemento Portland. Agregados; Deben cumplir las normas NCH 184/1.OF2001, excepto la granulometría que será definida por el fabricante. Se debe evaluar cuidadosamente la fuente de los agregados para prever posibles inconvenientes futuros. Alcalinidad; Es la medida de reactividad de la masa de hormigón, relacionada directamente con el tipo de cemento Portland y los agregados, de quienes depende la resistencia de la tubería a los medios ácidos.

(ATHA, Tubos de concreto, 2006, pág. 22)

3.1.3. REQUISITOS GENERALES DE MATERIALES, PROCESOS Y ACABADOS

Los materiales considerados en la fabricación de tuberías son: cemento, áridos, agua y aditivos. El cemento debe ser Portland según norma NCH 184/1.OF2001, además no debe ser menor que 350 Kg/m3 en la mezcla de hormigón a emplearse en la tubería. Los áridos deben cumplir la norma a excepción del requisito de gradación.

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El agua debe estar limpia y sin sustancias que afecten la resistencia del hormigón. Los aditivos pueden ser seleccionados por el fabricante. En cuanto al acabado de las tuberías y sus accesorios, se contempla que las grietas superficiales no sean de longitudes mayores a 5 cm, ni atraviesen sus paredes. Así como también, deben unirse correctamente y tener una superficie interior uniforme, reduciendo los escapes y la infiltración a un mínimo.

Además, cada tubo debe llevar en uno de sus extremos su rotulado que consta de: la marca de fábrica, la fecha de fabricación, el diámetro interno nominal, la clase del tubo y la norma NCH 184/1.OF2001.

(NCH 184/1.OF2001, 2001)

3.1.4. RESISTENCIA HIDROSTÁTICACuando se diseña una red de saneamiento, por lo general no debe estar sometida a presiones internas, pero debido a que puede haber variaciones de caudal u obstrucciones de alguna tubería, es preferible ensayar las tuberías a una presión hidrostática como prueba de que el elemento resistirá las presiones internas que puedan presentarse.

Se utilizan en este ensayo, el aplicador de carga (que puede ser mecánico o manual que registre hasta un valor máximo de 100 KPa en intervalos no mayores de 5 KPa) y los tapones obturadores (que no permita fugas). El procedimiento consiste en sellar los extremos del tubo y llenarlo lentamente con agua, eliminando el aire en su interior. Luego se eleva gradualmente la presión dentro del tubo a 70 KPa en un minuto y se mantiene esta presión por 10 minutos. Nuevamente se eleva uniformemente la presión hasta el valor especificado. Finalmente se observa si hay fugas a través de las paredes del tubo.

Si la superficie aparece húmeda o con manchas de humedad se debe extender el ensayo por 24 horas. Al finalizar este período de tiempo, si la humedad ha desaparecido, se da por concluido el ensayo cumpliendo con la norma.

(NCH 184/1.OF2001, 2001)

3.1.5. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN. MÉTODO DE LOS TRES APOYOSPara determinar la resistencia al aplastamiento de los tubos de hormigón, se realiza el ensayo de los tres apoyos.

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Mediante este ensayo se clasifican las tuberías según sus resistencias, con el que se obtienen las cargas de: rotura para hormigón simple, fisuración y de rotura para hormigón armado.

El ensayo consiste en colocar el tubo sobre dos apoyos paralelos que se extienden a lo largo del tubo y se les aplica una carga vertical de compresión a través de un tercer apoyo o viga en la parte superior del tubo, paralelo a los apoyos inferiores y de igual longitud a ellos.

(NCH 184/1.OF2001, 2001)

Tabla 1. Requisitos físicos y dimensionales para tubería de hormigón simple

Fuente: NCH 184/1.OF2001

La tabla 1 muestra la clasificación de las tuberías de hormigón simple debido a la resistencia mecánica y el espesor de la pared medida por el ensayo de los tres apoyos, se clasifican en clase 1, 2, 3 como resistencia normal, intermedia y extra.

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3.1.6. ABSORCIÓN La absorción es la medición en porcentaje del aumento de masa del hormigón por su inmersión en el agua. Este ensayo se realiza empleando una muestra o núcleo extraído de la pared de la tubería que primero se somete a un proceso de secado y luego al de inmersión para determinar la absorción de agua del espécimen. Existen dos procedimientos según la norma INEN 1588: El método A que dura de 3 a 6 días y el método B que requiere alrededor de un día y medio para completarse. Se considera que el tubo cumple con el requisito de absorción cuando la muestra ensayada por el método A sea menor del 9% y del 8,5% por el método B.

(NCH 184/1.OF2001, 2001)

3.1.7. ESTANQUEIDAD

En los casos de tuberías a las que se dificulta hacer el ensayo de presión hidrostática, se realiza la prueba de estanqueidad. Dicha prueba consiste en colocar la tubería de forma vertical con el espigo contra una superficie lisa y plana, para luego sellarlas en su parte inferior y llenarlas de agua. Se observa la superficie exterior de la tubería por 24 horas para ver si presenta humedad en sus paredes. Luego se puede extender este tiempo hasta 72 horas para asegurarse de que no existan filtraciones en ninguna sección de la tubería.

(NCH 184/1.OF2001, 2001)

3.1.8. PRENSAS VIBRO - COMPACTADORAS

Las prensas vibro –compactadoras, son generalmente instaladas en fosos bajo tierra para reducir ruidos y aislar las vibraciones. El moldeo se efectúa sobre una arandela base o soporte, que conforma el extremo hembra del tubo y que está fijada hidráulica o mecánicamente al molde o camisa intermedio. Una vez llenado el molde de hormigón y vibrado, se comprime mediante un anillo de compactación giratorio y oscilante, que está accionado por una prensa hidráulica.

La vibración de alta frecuencia es interna, es decir, el eje del núcleo está dotado de un vibrador central fijado al mismo por un dispositivo hidráulico o mecánico. Normalmente se regula la amplitud y la frecuencia según el diámetro, longitud y tipo de la pieza a fabricar. Las últimas máquinas ofrecen además procedimientos que permiten una regulación de la vibración según la altura de relleno en el molde. El molde intermedio y la arandela base van aislados de la máquina para que las vibraciones actúen sólo sobre la pieza a moldear. Los tubos se desmoldan en

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fresco, transportándolos inmediatamente sobre la arandela base que se retira una vez que se ha endurecido el hormigón del tubo.


Máquina para tubos de hormigón Vifesa K-100

Fuente: http://roessan.cl/camahueto/

Una vez llenado el molde de hormigón y vibrado, se comprime mediante un anillo de compactación giratorio y oscilante, que está accionado por una prensa hidráulica. La vibración de alta frecuencia es interna, es decir, el eje del núcleo está dotado de un vibrador central fijado al mismo por un dispositivo hidráulico o mecánico. Normalmente se regula la amplitud y la frecuencia según el diámetro, longitud y tipo de la pieza a fabricar. Las últimas máquinas ofrecen además procedimientos que permiten una regulación de la vibración según la altura de relleno en el molde. El molde intermedio y la arandela base van aislados de la máquina para que las vibraciones actúen sólo sobre la pieza a moldear.

Los tubos se desmoldan en fresco, transportándolos inmediatamente sobre la arandela base que se retira una vez que se ha endurecido el hormigón del tubo. Previamente se dispondrán sobre el extremo macho de los tubos unos anillos concéntricos o sombreretes que sirven para evitar deformaciones.


Los moldes requeridos por estas máquinas deben tener una resistencia y rigidez suficientes para soportar sin asientos ni deformaciones los esfuerzos de compresión, vibración y torsión. También deben de incorporar tratamientos superficiales para evitar el desgaste por abrasión. Asimismo, tienen que ser suficientemente estancos para impedir pérdidas apreciables de lechada, a la vez que permiten la evacuación del aire ocluido para evitar las deformaciones por succión o durante el desmolde.

Los elementos de moldeo (arandela base, molde exterior e intermedio y prensa compactadora) deben estar, en cada ciclo, limpios, sin incrustaciones y

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debidamente lubricados. Las prensas más modernas incorporan para mejorar el desmolde dispositivos que permiten el giro de las arandelas, además de núcleo de vibración rotativo, moldes con dispositivos hidráulicos para la fijación de las armaduras en su posición de hormigonado y dispositivo superior para la formación del enchufe para mejorar el acabado y perfilado. El rango de fabricación habitual de este tipo de máquinas comprende desde un diámetro de 300mm hasta diámetro de 3000mm y una longitud de hasta 2500mm.


Algunas de las ventajas características de este tipo de máquina son:

Alta compactación del hormigón debido a una excelente vibración. Espesores de pared uniformes, recubrimiento total de las armaduras y

superficies interiores del tubo perfectamente lisas. Producción de tubos de diferentes secciones (circular, ovoides, etc.).


Algunas desventajas son:

Se requiere un cuidado extremo de las condiciones de fabricación para poder obtener tubos de la misma longitud.

En las prensas de rangos hasta diámetros de 1500mm, al extraerse el tubo fresco directamente de la máquina sin la camisa o molde exterior, pueden producirse deformaciones en el proceso de transporte interno previo a su fraguado.

3.1.9. CINEMÁTICA Y CINÉTICA

“Estos dos conceptos en realidad no se pueden separar. Los separamos de manera arbitraria por razones didácticas en la educación de ingeniería. En la práctica de diseño de ingeniería también es válido considerar primero los movimientos cinemáticos deseados y sus consecuencias, y subsecuentemente investigar las fuerzas cinéticas asociadas con esos movimientos”.

(Norton, Diseño de Maquinaria, 2004, pág. 3)

Es decir que se debe considerar que la división entre cinemática y cinética es bastante arbitraria y se realiza por conveniencia del estudio del diseño de la maquina en gran medida.

Uno de los objetivos principales de la cinemática es crear o diseñar los movimientos deseados de las partes mecánicas y luego calcular matemáticamente

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las posiciones, velocidades y aceleraciones que los movimientos crearan en las partes de la maquina a diseñar.


Ahora bien, uno de los objetivos será mantener los esfuerzos dentro de los límites aceptables para los materiales elegidos y las condiciones ambientales a las que serán expuestas. Lo anterior, obviamente, requiere que todas las fuerzas que actúan en el sistema sean definidas y se mantengan dentro de los límites deseados. Las decisiones básicas y tempranas en el proceso de diseño que implican principios cinemáticos pueden ser cruciales para el éxito de cualquier diseño mecánico, ya que un diseño con cinemática deficiente resultara problemático y por lo tanto funcionara mal.

“Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento en un patrón deseable, y por lo general desarrolla fuerzas muy bajas y transmite poca potencia”


Hunt define un mecanismo como “un medio de transmisión, control o restricción de movimiento relativo”.

“Una maquina en general, contiene mecanismos que están diseñados para producir y transmitir fuerzas significativas”.


Para poder comprender lo anterior, podemos tomar algunos ejemplos comunes de mecanismos como una saca puntas, un obturador de máquina fotográfica, un reloj análogo, una silla plegable, un paraguas, etc. Algunos ejemplos de máquinas que poseen movimientos similares a los mecanismos antes mencionados son un procesador de alimentos, la puerta de la bóveda de un banco, la transmisión de un automóvil, un juego mecánico de un parque de diversiones, etc. Cabe aclara que nos existe una clara línea divisoria entre mecanismos y máquinas, difieren en su grado pero no en su clase, si las fuerzas o la energía en el dispositivo son significativas, se considerara como una máquina, de lo contrario, será considerado como un mecanismo.


3.1.10. EL PROCESO DE DISEÑO

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El diseño, la invención y la creatividad son términos semejante pero que tienen un distinto significado para las personas y se pueden englobar un sin número de distintas actividades como el diseño de prendas de vestir, la creación de obras arquitectónicas de gran envergadura, o la ingeniería aplicada a la fabricación de una máquina de cualquier tipo. El diseño de ingeniería engloba estos tres conceptos principalmente entre otros. La palabra diseño se deriva del latín “designare”, que significa “diseñar” o “marcar”, el diccionario Webster proporciona varias definiciones que entre las más adecuadas para este caso es “bosquejar, graficar, o planificar, como acción de trabajo… concebir, inventar-idear”. El diseño de ingeniería se ha definido como “el proceso de aplicar las diversas técnicas y principios científicos con el propósito de definir un dispositivo, un proceso o un sistema con suficientes detalles que permitan su realización”.


El diseño en todo su concepto puede ser fácil o difícil, simple o extremadamente complejo, fundamentalmente matemático o no, puede implicar la solución a un problema trivial o un problema de gran importancia, por lo que se puede deducir que el diseño es una constituyente fundamental i universal de la ingeniería. Gran parte de la formación en ingeniería se concentra en el “análisis” lo cual implica desarmar o descomponer en partes constituyentes lo cual es muy importante. El ingeniero debe saber cómo analizar sistemas muy variados como sistemas eléctricos, mecánicos, térmicos, fluidos, etc. Complementado con un completo conocimiento tanto como en las técnicas matemáticas apropiadas, como en la física fundamental aplicada al sistema.


El proceso de diseño de ingeniería, lo podemos seccionar en múltiples pasos o etapas del diseño, pero cabe recalcar que no se puede proceder a la realización de estos pasos de manera “lineal”, en su lugar por su propia naturaleza es un proceso “iterativo” en el cual se avanza de manera vacilante. “Iterar” significa repetir o regresar a un estado previo, lo cual en nuestro caso significa por ejemplo, avanzar en el proceso a un estado y regresar a uno anterior para determinar una mejoría.


El primer paso del proceso de diseño es la identificación de la necesidad, el segundo paso es realizar una investigación preliminar, la cual es una de las más importantes pero también una de las más ignoradas con frecuencia. La investigación, en este contexto, será investigación ligera, que reúna información de fondo sobre la física, química u otros aspectos pertinentes del problema.

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Además es necesario indagar si este u otro problema similar, ya ha sido resuelto con anterioridad, por lo que no tiene caso reinventar la rueda. El tercer paso es la ideación y la invención, la cual está llena de diversión como de frustración. Esta fase es la más satisfactoria para los diseñadores pero también la más difícil. Se han realizado un gran número de investigaciones para explorar el fenómeno de la creatividad, la cual se le considera por muchos, una cualidad humana. Se han desarrollado muchas técnicas para mejorar o inspirar la solución creativa de problemas como por ejemplo la “lluvia de ideas” que es una técnica que muchos afirman ser muy exitosa para la generación creativa de ideas. Esta técnica requiere de un grupo de personas presencialmente, e intenta superar la barrera más grande que enfrenta la sociedad; el miedo al ridículo. La mayoría de persona cuando están en grupo, no expresan sus sentimientos reales sobre una materia, por el temor de que se rían de ellas. Pues esta regla inhibe esta problemática estableciendo como regla principal considerar y evaluar las ideas de cualquier persona sin que se le burle o critique.


El cuarto pasó, ya una vez estructurado el problema, es la aplicación de técnicas de análisis para evaluar el desempeño del proyecto, se requerirá más iteración conforme el análisis ponga de manifiesto la evidencia de algunos problemas. A continuación, el cuarto paso es la selección de algún diseño que el análisis previo indico como potencialmente factible, se debe seleccionar el mejor modelo disponible para el siguiente paso, un diseño detallado.


El diseño detallado incluye la creación de un conjunto completo de dibujos de ensamble bien detallados o archivos de diseño asistido por computadora (CAD). Por cada pieza diseñada y utilizada en el diseño, se debe disponer de los planos que indiquen sus dimensiones y las especificaciones del material necesario para fabricar la pieza. Con estos archivos se deben construir un modelo de prototipos, que será el quinto paso, ya que es muy probable que en las pruebas se descubran más fallas que requieran más iteración.


La creación de prototipos nos permite verificar la corrección y factibilidad de cualquier diseño hasta que esté construido y probado. Esto por lo general implica la construcción de un modelo físico del prototipo. Un modelo matemático si bien es útil, nunca será una representación completa y precisa del sistema físico real

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como un modelo físico, por la razón empírica de simplificar las suposiciones. Finalmente para el último paso, con suficiente tiempo, dinero y perseverancia, el diseño estará listo para su producción.

Esta podrá consistir en una manufactura de una versión final simple del diseño, pero muy probablemente significara hacer decenas e incluso cientos de piezas de ese artefacto. Existe un peligro en la fabricación de artefactos defectuosos por lo que se estará obligado a tener el mayor cuidado en los primeros pasos del diseño de la máquina, para garantizar que este sea ejecutado apropiadamente. Se debe seguir un plan semejante al que se muestra en el siguiente diagrama:


3.1.11. DIAGRAMA DE FLUJO

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Fuente: autor

3.1.12. AUTOMATIZACION

La Real Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales, define la automática como “el estudio de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la generación de una tarea física o mental previamente programada”.

(Romera, Automatizacion de plc, 1994, pág. 1)

Partiendo de la definición anterior y ciñéndose al ámbito industrial, se puede definir a la automatización como el estudio y aplicación de la automática al control de los procesos industriales. Dependiendo de tipo de proceso que se pretenda controlar y de la forma en la que se realice el control, el operador artificial o sistema de control presentara una configuración y características determinadas.

Existen muchos procesos en la industria que presentan una evolución secuencial con el tiempo, es decir, el estado actual en que esta el proceso depende del

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estado en que se encontraba en el instante anterior. Estos procesos pueden automatizarse empleando un autómata programable.


Todo proceso que se pretende automatizar puede descomponerse para su análisis en dos partes: una parte operativa, que comprende las acciones que determinados elementos, como motores, cilindros neumáticos, válvulas, etc. Realizan sobre el proceso y una parte del control que programa las secuencias necesarias para la actuación de la parte operativa

Por lo tanto, es necesario contar con un método o herramienta que, partiendo de las especificaciones iniciales del proceso, permita la integración de la parte operativa y la parte de control. Cuando la parte de control está realizada por un autómata programable, será el programa de usuario el encargado de realizar las secuencias que activan la parte operativa. El autómata programable es un sistema electrónico, basado en un microprocesador o microcontrolador, con una estructura y funcionamiento complejo, siendo su sistema operativo y lenguajes de programación altamente especializados.


3.2. ENFOQUE

En la presente investigación predomina lo cualitativo de lo cuantitativo, debido a que la técnica de elaboración de tubos de hormigón se basa en el cumplimiento de estándares nacionales e internacionales, tabulados de acuerdo a datos de tablas normalizadas en cuanto a utilización de materiales de construcción de concreto.

Mientras que con el enfoque cuantitativo, se destacarán los resultados que se obtuvieron de las pruebas en los lugares afines al tema del proyecto a investigar.

3.2.1. MODALIDAD Y TIPO DE INVESTIGACIÓN

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3.2.1.1. MODALIDADContaran los siguientes tipos de investigación:

De campo: Refiriéndose a que son estudios que se realizaron en

situaciones que se puede palpar en forma directa los hechos, permitiendo generalizar los resultados con mayor libertad a una situación en particular, como son: -El proceso de fabricación de tubos de hormigón en la Fábrica “Malatrassi”.

Bibliográfica: La investigación está sustentada básicamente en la recolección de información acerca del tema propuesto en lo que son textos, catálogos, revistas, internet con la finalidad de tener los instrumentos apropiados para la correcta elaboración de la investigación.

3.2.1.2. TIPO

El siguiente proyecto se basa en los siguientes tipos:

Exploratoria: Se exploró el problema a fin de desarrollar una base de investigación acerca de una prensa vibro – compactadora de tubos de hormigón y su producción, desarrollando múltiples hipótesis que nos llevaron a una sola, definiendo una solución de la misma.

Descriptiva: se refirió a este tipo, debido a que se determinó las ventajas que conlleva el mejoramiento de la prensa vibro – compactadora de tubos de hormigón, mediante el análisis de la producción, estableciendo las ventajas que acarreó dicho mejoramiento.

Correlación: El estudio de asociación de variables se la realizó por que las variables del proyecto están relacionadas entre sí, debido a que la prensa vibro – compactadora automática incide en la producción de tubos de hormigón. Llegando así a un fin común que es la de resolver el problema planteado.

Explicativa: Además de documentar todo el desarrollo del proyecto, se explicó de manera detallada el porqué de cada situación, así como su relación, a fin de conocer la estructura y los aspectos dinámicos que intervienen en la misma

3.3. OTROS DATOS

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3.3.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

En lo referente a temas con relación a la investigación, cabe aclarar que en el registro de la Biblioteca Inacap no se ha verificado la existencia de antecedentes investigativos similares a este proyecto.

3.3.2. FUNDAMENTACIÓN FILOSÓFICA

La presente investigación se ubica en el paradigma crítico propositivo, ya que la investigación parte de problemas reales en nuestro medio, involucrados en el proceso de fabricación de tubos de hormigón mediante vibro - compactación, con el objeto de aportar positivamente con ideas para dar una propuesta de solución al problema.

3.4. MAPA CONCEPTUAL Y SISTEMATIZACION

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4. METODOLOGIA DE TRABAJO

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4.1. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN Y ANALISIS DE LA INFORMACIÓN

La información necesaria para el desarrollo del problema propuesto se obtuvo a través de observación directa y estructurada en la Fábrica “Malatrassi”, identificando así los inconvenientes que generaba la producción manual de tubos de hormigón. Los instrumentos utilizados fueron cuaderno de notas, fichas nemotécnicas, registros específicos, fichas de campo.

Se realizó una entrevista al Gerente de la Empresa quien es la persona más interesada en mejorar la producción de la planta. Utilizando como instrumento de recolección un cuestionario.

4.1.1. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN

Según la muestra se obtuvo un análisis de los resultados de las fichas de campo que contienen la descripción de lo observado, destacando las características más sobresalientes en la producción de tubos de hormigón.

El procesamiento de la información también se basó en la realización de una entrevista estructurada al Gerente – Propietario de la Fábrica “Malatrassi”, que ayudó a obtener información de las necesidades que existe en la misma; pudiendo así resolver el proyecto en base a las principales carencias en cuanto a la producción de tubos de hormigón.

Adicionalmente los datos obtenidos de las guías de observación sirvieron para identificar, determinar y plantear una alternativa de solución.

4.1.2. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.La revisión de toda esta información fue con la finalidad de depurar inconsistencias.

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4.1.3. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1.3.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1.3.1.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA ENTREVISTA REALIZADA AL GERENTE.

¿De qué diámetros se fabrican los tubos?

En la Fábrica “San Jacinto” se producen tubos de varios diámetros, el proyecto estará enfocado a los tubos cuyo diámetro es de 600mm de diámetro por un metro de alto de tipo campana

¿Cuál es la producción diaria de tubería de hormigón?

La producción de tubos de hormigón depende de las dimensiones ya que existe una gama amplia de productos ofertados.

La producción diaria de tubos es de 70 tubos en esta gama.

¿En qué nivel se encuentra la demanda de tubos de hormigón?

La demanda actual de tubería de hormigón es de nivel medio debido a la deficiencia en cuanto a producción.

¿Ha existido ocasiones que no se ha podido satisfacer las necesidades de los clientes en cuanto al aspecto cuantitativo?

En varias ocasiones no se ha podido satisfacer de prefabricados de hormigón debido al crecimiento del sector de la construcción, sistemas de riego y salubridad tanto para alcantarillados sanitarios y pluviales.

¿Ha tenido usted empleados que han sufrido deficiencias en su salud debido al trabajo?

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Deficiencias en la salud por el trabajo no, pero si por la falta de cuidado con la máquinas y las herramientas sin representar mucha gravedad.

¿Cree usted que la implementación de tecnología en la producción de tubos de hormigón traería beneficios a la empresa?

El hecho de invertir en tecnología que realmente represente un avance para la institución siempre será considerado admisible puesto que con ello se estaría ofertando productos con mejor calidad y con mayor producción de la misma. Satisfaciendo de buena manera la demanda existente.

4.1.4. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1.4.1. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LA ENTREVISTA REALIZADA AL GERENTE.

De acuerdo con los resultados obtenidos en la entrevista realizada al

Sr. José Uribe – Jefe de producción de la Fábrica “Malatrassi” manifiesta la

necesidad de implementar tecnología que represente un avance para la

institución puesto que con ello se estaría obteniendo mayor producción y a

la vez se ofertaría productos con mejor calidad. Satisfaciendo de buena

manera la demanda existente.

En la pregunta 1 de la entrevista se denota que la fabricación mecánica

tiene gran acogida por los clientes debido a las garantías que ofrece

la maquinaría empleada en la producción de tubos de hormigón.

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En la pregunta 2 se interpreta que la producción de tubos de hormigón está

relacionada directamente con los diámetros de los tubos. A menor diámetro

mayor cantidad de tubos producidos mientras que a mayor diámetro menor

cantidad de producción.

En la pregunta 3 se comenta que la demanda actual de tubería de

hormigón es de nivel mediano debido a la competencia ya que ofertan

productos de menor precio pero también carecen de calidad.

En la pregunta 4 se verifica que la Fabrica “Malatrassi” ha tenido

inconvenientes al proveer prefabricados de hormigón hacia sus clientes

debido a la gran demanda del sector de la construcción, sistemas de riego

y salubridad tanto para alcantarillados sanitarios y pluviales.

En la pregunta 6 se dilucida que la producción de tubos de hormigón no

produce deficiencias en la salud, sin embargo los prevencioncitas de

riesgos están siempre alerta que los trabajadores no sufran esfuerzos

físicos significativos.

4.1.5. INTERPRETACIÓN DEL NIVEL DE PRODUCCIÓN DE LA FÁBRICA “MALATRASSI”

La producción de tubos de hormigón presenta las siguientes falencias:

Pérdidas de tiempo entre procesos.

El desempeño de los obreros no es el mismo durante todo el día pues hay

que tomar en cuenta el cansancio físico del mismo, dando así productos

heterogéneos debido a que se utiliza un método manual.

La magnitud de producción no se ajusta a la demanda del mercado en

cantidad.

El nivel de producción no es eficiente debido a que la empresa no ha

incorporado en su planta de producción procesos tecnológicos

automatizados.

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La capacidad de producción de los tubos de hormigón no es el mismo en

la mañana como en la tarde.

4.2. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA AUTOMATIZADO

4.2.1. ESPECIFICACIONES DE LA MÁQUINA

Se pretende mejorar el proceso de fabricación de prefabricados de hormigón

mediante la implementación de un sistema automatizado acorde con las

tendencias tecnológicas actuales; logrando mejorar la producción y la calidad en

los tubos de hormigón.

Partiendo de las capacidades de producción y tomando en cuenta los recursos

económicos disponibles para la construcción de la misma, se determinó las

principales características que debe controlar la prensa vibro – compactadora

automatica:

Capacidad máxima de producción diaria de 1000 tubos de 600 mm de

diámetro por 1000 mm de largo

Sistema hidráulico presión de 200 bar de presión.

Sistema de vibración que facilita el asentamiento y compactación de la

mezcla en el molde para conseguir un mejor acabado y mejores

propiedades de resistencia en el producto.

Sistema de compactación que ayuda a comprimir la mezcla

simultáneamente en el instante de la vibración. (vibro – compactación).

Sistema de desmolde que se ejecuta después de que la mezcla es vibro –

compactada.

Cinta transportadora para el concreto.

Sistema de automatización para realizar todo el proceso.

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En base a estas características de la prensa vibro - compactadora, a continuación

se describe las características específicas y los requisitos que deben cumplir

cada uno de los sistemas antes mencionados.

4.3. METODOLOGÍA

La metodología que se utilizó para la elaboración de la presente investigación se la describe a continuación:

Como se mencionó anteriormente, con el presente proyecto se pretende mejorar el proceso de fabricación de prefabricados de hormigón mediante la implementación de un sistema automatizado acorde con las tendencias tecnológicas actuales, y de esta manera lograr un aumento en la producción y mejora en la calidad de los prefabricados.

Parte de este proyecto ha constituido en la implementación de dicho sistema de comando. Adicionalmente en el sistema hidráulico de la máquina se ha realizado un reemplazo total del sistema de válvulas por un módulo de electroválvulas.

4.3.1. CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO DEL PANEL DE CONTROL

El panel de control es el responsable de todos los movimientos de la máquina, y se fabricará y diseñará con base en PLC, eliminando la de operación mecánica.

Los tableros de control industrial son conjuntos de dispositivos e instrumentos cableados, tales como controladores, interruptores, relevadores, dispositivos auxiliares y dispositivos de protección de los circuitos que alimentan a los motores.

4.3.2. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TABLERO.

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El tablero se diseñará y fabricará utilizando componentes de alta calidad y confiabilidad tomando muy en cuenta la reutilización de componentes ya existentes en la planta. Entre las características más importantes tenemos las siguientes:

Activación independiente entre el circuito de control y potencia. Protección para cortocircuito y sobrecarga mediante breckers y guarda

motores o relés térmicos. Regletas terminales de fácil acceso, claramente identificadas, protegidas y

montadas en soportes de riel inclinados para facilidad de montaje y mantenimiento.

Cableado provisto con terminales de presión en todas sus puntas. Borneras perfectamente ajustadas y distribuidas según las necesidades de

utilización. El elemento principal (cerebro) para la elaboración del tablero de control

será el PLC.

4.3.3. ACOMETIDA ELÉCTRICA

Se implantará la acometida de 220V al tablero de control. El tablero tendrá un interruptor magnético (brecker) para desconectar la alimentación de la corriente principal de circuito de potencia y circuito de control y así conseguir una protección en el caso de sobrecargas o cortocircuitos o algún desperfecto externo al tablero.

4.4. FACTIBILIDAD TECNICA

En el estudio técnico se busca determinar la factibilidad de implementar maquinaria para la fabricación de tuberías de concreto para alcantarillado y aguas lluvias para lo cual se analizará la capacidad del proyecto, los factores condicionantes del proyecto, el proceso de producción, equipo para la producción, la producción esperada, la inversión en estructuras, instalaciones y servicios.

4.4.1. CAPACIDAD DEL PROYECTO

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El proyecto de incremento de la producción tiene contemplado la instalación de una máquina automatizada con una capacidad máxima de producción de 1000 TUBOS de 600 x 1000 mm. por día.

La capacidad actual es de 70 unidades por día, pero la necesidad es producir aproximadamente 700 unidades mínimas por día para satisfacer la demanda del mercado.

4.4.2. Factores condicionantes del proyecto

La capacidad de fabricación del equipo automatizado es la adecuada para satisfacer las necesidades de los clientes actuales. Tiene una capacidad excedente que le permite atender a clientes nuevos, ya que el mercado no es satisfecho.Por otra parte los insumos y materias primas para la fabricación de bloques con la máquina automatizada son los mismos que con el equipo actual.En cuanto a la localización del proyecto, se cuenta con un terreno propio, en donde actualmente produce varios productos de concreto.

4.4.3. Proceso de producción

Para la fabricación de tuberías de concreto las actividades que se llevan a cabo son las siguientes:

4.4.3.1. Selección y Almacenamiento de Materiales

Debe buscarse fuentes o proveedores que se aseguren un suministro constante en volumen y procedencia de los materiales para garantizar la uniformidad de la mezcla y como consecuencia la de los bloques.Si bien la calidad se estima por observación y con base en la experiencia, debe procurarse ensayar los materiales cada vez que se cambie de proveedor y cada cierto tiempo para asegurase de su calidad y uniformidad.

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4.4.3.2. Dosificación de la Mezcla

La dosificación de arena y cemento se hace manualmente, es decirse agrega un 73 % de arena y un 27% de cemento.El agua a usar se ajusta de acuerdo a la experiencia de los aperadores para obtener la mayor compactación y cohesión de la tubería.

4.4.3.3. Elaboración de la Mezcla

Para elaborar la mezcla se hace de la siguiente manera:

Se mide la cantidad de arena a usar y se coloca en la mezcladora, después se agrega la cantidad de cemento indicada (en sacos) y se mezcla con la arena hasta obtener un color uniforme.

Por último se agrega el agua necesaria provistos de regadora o aspersor, cuidando que no se sobrepase. La mezcla debe tener el agua suficiente para poder formar con la mezcla una pequeña bola con la mano, que no se derrame ni se desmorone al abrir la mano.

4.4.3.4. Elaboración de los tubos

La mezcla se coloca por medio de una cinta transportadora en el molde de .la máquina, la cual vibra y compacta produciendo los tubos de concreto, después esta máquina expulsa por medio del sistema hidráulico el tubo que es recibida por un brazo tipo grúa que los lleva a la zona de fraguado.En este momento los bloques se evalúan visualmente. Si se presentan defectos se deberán retirar de la tabla y devolver el material a la tola.

4.4.3.5. Fraguado de los tubos

Es el endurecimiento de la mezcla, pero todavía no tienen la resistencia necesaria. Los tubos recién fabricados se agrupan en orden en el patio de fraguado, con la finalidad de que puedan fraguar sin secarse. Generalmente permanecen en esta área entre 12 y 24 horas como máximo.

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4.4.3.6. Curado de los tubos

Después del proceso de fraguado, los tubos se retiran del patio de fraguado y son colocados en el patio donde se curan durante los primeros siete días.Los tubos se colocan uno al lado del otro dejando espacios de unos 2 centímetros entre ellos (para que circule el aire y en espacios techados.)La forma de curar los tubos es rociarlos con agua por medio de un sistema de rocios de manera que no se sequen en ningún momento, esto se realiza por tres días, además se cubren con plástico negro. Después de los tres días sólo se dejan con el plástico.

4.4.3.7. Despacho de los tubos

Después de ser curados por siete días, los tubos están listos para ser despachados a los clientes.

4.4.4. Maquinaria y equipos

En esta sección se describen los equipos y maquinaria necesaria para poder producir tuberías de concreto.

4 Máquina para Hacertubos

El equipo actual tiene las siguientes características:

• Tiempo del ciclo: de 25 segundos

• 700 tubos minimos por dia.

• Características: funcionamiento automatico

• Instalación: extracción de tubos mediante Brazo hidráulico.

• Personal: 1 operario

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4.5. PROPUESTA

4.5.1. ANTECEDENTES DE LA PROPUESTAConsiderando el adelanto que las industrias han evolucionado es necesario que la Fábrica “Malatrassi” cuente con tecnología innovadora, pues se conoce a ciencia cierta que la mayoría de empresas a nivel nacional tiene como meta mejorar los productos que ofertan al mercado, esto se hace posible implementando tecnología moderna que controle eficientemente la elaboración de tubos de hormigón.

En la Fábrica “Malatrassi ” dedicada a la producción de tubos de hormigón tampoco se ha encontrado evidencias que relacionen la automatización de la prensa vibro – compactadora automática esta idea surgió por la necesidad de mejorar los niveles de producción de tubos de hormigón, la cual se basó en el incremento de producción con mejoras en las características como la resistencia a la flexión, densidad, absorción, durabilidad y permeabilidad. Este proyecto vincula a que el operario no realice fuerzas excesivas y a obtener una tecnología que sea de fácil manipulación, es decir que cualquier operario con la capacitación respectiva pueda manipular la prensa.

4.5.2. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD

El proyecto será factible si éste basado en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta viable para solucionar un problema y requerimientos de todos los involucrados con la Fábrica “Malatrassi”, además responde y cumple con retribuir las necesidades específicas, ofreciendo soluciones de manera metodológica. Este proyecto tiene apoyo en una investigación de tipo documental.

Debido a que la Fábrica “Malatrassi” no cuenta con tecnología en la producción de tubos de hormigón en esta línea el proyecto resulta factible de realizar, porque mediante la implementación la empresa estará en capacidad de competir con empresas similares, ofreciendo tubería confiable en un corto plazo de producción ayudando de esta manera al crecimiento de la misma.

La implementación de la guía de programación y mantenimiento en la producción de tubos de hormigón es factible realizar puesto que a nivel local no se cuenta con información detallada de esta índole; aportando de esta con la comunidad debido

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a que contarán con información referente a la fabricación de tubos de hormigón y la maquinaria empleada.

Además las técnicas a ser empleadas sobre todo en la automatización no son limitantes para desarrollar el proyecto ya que se trata de utilizar mecanismos e instrumentos conocidos que no acarrean dificultad e inconvenientes en lo posterior y asimismo se dispone de todos los elementos que se necesite para mejorar la maquinaria.

En cuanto al aspecto operativo es completamente factible debido a que el proceso de funcionamiento o como opera no es nada complicado y además es fácil de entender como también de manipular al preverse de la capacitación respectiva.

4.5.3. FUNDAMENTACIÓN

4.5.3.1. SOFTWARE DE PROGRAMACIÓNPara el desarrollo del software de control se empleará un PLC en lenguaje de programación ladder debido a que este tipo de programación es más difundido y de fácil manejo.

Para la mejor comprensión del software de control del PLC, se divide en las siguientes funciones.

a. Alarmas La función de alarmas se encarga de gestionar las condiciones que pudieran provocarse durante el funcionamiento. Los parámetros tomados en cuenta son los siguientes:

Funcionamiento de los motores tanto de mezcladora, vibradora y bomba hidráulica.

Accionamiento de solenoides de electroválvulas. Brazos hidráulicos. Mal funcionamiento de los finales de carrera.

La visualización de la alarmas se realizaron por medio de la implementación de dispositivos ópticos, tales como las luces piloto que se muestran en el panel de operador.

b. Arranque de MotoresEsta función se encarga del arranque de motores mediante la programación mencionada anteriormente. La activación de los motores de la bomba hidráulica y vibración se encuentran limitados a las condiciones:

Pulsador de inicio de ciclo. Pulsador de paro del PLC.

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Selector Manual / Automático. Pulsador de accionamiento c/motor en el tablero de modo manual

c. Secuencia de los cilindros de doble efecto

La secuencia implementada en el programa del PLC, se realizó en conjunto con la máquina y el tablero debido a la posición de los finales de carrera, ya que estos tuvieron que ser colocados en lugares estratégicos de la prensa vibro-compactadora, con el fin de que la producción sea rápida y de calidad.El detalle de esta función se muestra en la figura 91. Secuencia de movimiento de actuadores

d. Elementos y funciones básicas utilizadas en la programación

El editor ladder visualiza el programa gráficamente, de forma similar a un esquema de circuitos. Los programas ladder hacen que el programa emule la circulación de corriente eléctrica desde una fuente de alimentación, a través de una serie de condiciones lógicas de entrada que, a su vez, habilitan condiciones lógicas de salida.

En el programa se utilizó contadores, temporizadores, contactos auxiliares, contactos NA y NC, bobinas, etc. Los contactos representan condiciones lógicas de entrada, tales como interruptores, pulsadores, finales de carrera o condiciones internas. Las bobinas representan condiciones lógicas de salida, tales como lámparas, arrancadores de motor, relés auxiliares o condiciones internas de salida, que las adecuan para cumplir el ciclo de programación respectivo.

Una vez que las señales hayan sido debidamente tratadas, nos da como resultado el movimiento exacto y cronológico de todo el sistema de la máquina de manera automática y segura.

4.5.4. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA MÁQUINA

4.5.4.1. INDICACIONES BÁSICAS PARA EL MONTAJE

Se debe instalar la máquina en un área con cubierta para protección contra lluvias; el tablero eléctrico de control se debe encontrar en un área seca, libre de aceite,

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corrientes de aire o ambientes de grasa que afecten el buen funcionamiento de los controles eléctricos de la máquina.

Para un correcto desempeño de la prensa vibro – compactadora se debe tomar en cuenta los siguientes parámetros:

a. Anclaje y nivelación:

La máquina debe estar montada en un área con fundición de concreto ya que es necesario nivelarla correctamente para su buen funcionamiento. El anclaje de la máquina se lo realiza con pernos en los puntos de sujeción, además se colocarán elementos de caucho en los puntos de apoyo sobre el piso para absorber la vibración y aumentar la vida útil.

b. Ensamble:

Se debe observar y verificar que todas las partes mecánicas y eléctricas de la máquina estén conectadas adecuadamente. De igual forma es importante verificar el nivel de aceite hidráulico en el sistema.

c. Acometidas:

Hay que verificar que se encuentre correctamente acopladas todas las tuberías al sistema hidráulico y de igual forma la red eléctrica de acuerdo con la descripción de los planos respectivos.

Es necesario que se tenga mucho cuidado con los agregados en el mezclado ya que de contener piedras u objetos de gran diámetro pueden causar un atrancamiento de las paletas. Esto puede dañar la transmisión o el motor, Por eso se recomienda que los agregados sean triturados o cernidos previamente.

4.5.4.2. MANTENIMIENTO DE LA MÁQUINA.

4.5.4.2.1. MANTENIMIENTO MECÁNICO

El mantenimiento mecánico que se requiere para esta máquina no es tan riguroso. Sin embargo se provee un mantenimiento de tipo preventivo, en las

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partes eléctricas, mecánicas e hidráulicas, para garantizar su buen funcionamiento.

Antes de empezar con la producción diaria, lubricar con grasa todos los mecanismos móviles tales como guías de moldes, mecanismos de sincronización, rodamientos, etc.

Después de cada jornada de trabajo, la prensa se debe limpiar de todas las partículas de producto y de polvo depositadas en el molde, mesa vibratoria y demás mecanismos.

Comprobar regularmente ajuste de pernos, tuercas, etc. Cambiar bandas de todos los sistemas de la prensa vibro - compactadora

después de haber cumplido su vida útil. Verificar que las paletas y sus pernos de sujeción de la mezcladora no

sufran desgaste caso contrario cambiarlo. Controlar el buen ajuste de moldes.

4.5.4.2.2. MANTENIMIENTO HIDRÁULICO

Para un óptimo desempeño de la central hidráulica se debe realizar las siguientes inspecciones:

Comprobar el nivel de fluido hidráulico. Comprobar que no haya fugas de aceite en la bomba, en las mangueras,

líneas hidráulicas, en la zona del depósito y cilindros hidráulicos. Cambiar el filtro hidráulico. Comprobar que los tornillos de los soportes y bomba hidráulica no estén

flojos. Comprobar la presión del sistema hidráulico. Comprobar los tiempos de ciclo e índices de desviación del sistema

hidráulico. Cambiar el aceite hidráulico y lavar las rejillas de la boca de llenado.

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BIBLIOGRAFIA

malatrassi . (s.f.). www.malatrassi.cl. Obtenido de www.malatrassi.cl: http://www.malatrassi.cl/inicio.htm

NORMALIZACION, I. N. (2001). NORMA CHILENA OFICIAL NCH 184/1.OF2001. CHILE.

NORTON, R. L. (2000). Diseño de maquinaria . Mexico: MCGRAW-HILL / INTERAMERICANA DE MEXICO.

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Proyecto de Ingenieria