Diseño Y Construcción DE Banda Transportadora Seleccionadora Electro Neumáticamente PARA Aprendizaje Universitario PDF

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Las bandas transportadoras juegan un papel importante dentro de la fabricación automatizada, los productos son transportados en bandas de diferentes dimensiones. Para la innovación de sistemas automatizados en una línea de producción sobre banda transportadora se debe poder efectuar procesos industr...

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Integrantes Nombre Julián Andrés Moreno Torres Iván Danilo González Merlo Proyecto de grado x

Celular 3102087698 3209042213 Pasantía

Email [email protected] [email protected]

Título del Proyecto DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BANDA TRANSPORTADORA SELECCIONADORA ELECTRO NEUMÁTICAMENTE PARA APRENDIZAJE UNIVERSITARIO Línea Gestión de operaciones Tema De Investigación Investigación, diseño y desarrollo de productos Semillero de Investigación ENERGY UAN Problema de Investigación Descripción Las bandas transportadoras juegan un papel importante dentro de la fabricación automatizada, los productos son transportados en bandas de diferentes dimensiones. Para la innovación de sistemas automatizados en una línea de producción sobre banda transportadora se debe poder efectuar procesos industriales tales como: clasificación, transporte y verificación, además del empleo de componentes industriales.

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Debido al giro que viene dando en la actualidad el control de procesos en la industria y viendo la necesidad que los estudiantes de ingeniería se familiaricen con estos temas de un modo más práctico, se desarrolla este proyecto que tendrá como objetivo diseñar e implementar un sistema de clasificación didáctico de piezas para supervisar procesos industriales en el laboratorio. El programa de ingeniería industrial no cuenta con un sistema modular didáctico de clasificación de procesos industriales; con este sistema los estudiantes podrán aplicar conocimientos teóricos de automatización industrial, neumática y automatización [ CITATION Jar15 \l 9226 ].

Planteamiento Partiendo de la necesidad de mejorar el aprendizaje en la universidad Antonio Nariño, la falta de máquinas en la institución, más exactamente en los laboratorios de ingeniería y el poco conocimiento acerca de máquinas controladas de manera electro neumática por parte de los estudiantes, se toma como una opción oportuna la realización de esta investigación. Prácticamente todas las empresas en el mundo poseen al menos un pequeño sistema automático, lo cual significa que es un área que está permanentemente en contacto con el hombre.

Con la implementación del sistema de clasificación didáctico se podrán diferentes módulos en un solo ensamble para así satisfacer las necesidades del estudiante permitiéndole desarrollo de una herramienta didáctica que asista la enseñanza y facilite su aprendizaje por medio de la manipulación, supervisión, control de las estaciones dentro del laboratorio. [ CITATION Jar15 \l 9226 ] 2018 -1 Páginas 2 de 37

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De acuerdo al postulado se realiza la siguiente pregunta problema: ¿Cómo satisfacer en la práctica de laboratorio de electroneumática el aprendizaje de transporte y selección automatizados?

Justificación El uso de una banda transportadora y seleccionadora alimentada electro neumáticamente dentro de la institución hace que el aprendizaje por parte de los estudiantes tenga una mayor eficacia, simulando experiencias en condiciones reales lo más cercanas posible a su experiencia laboral en cualquier tipo de industria con dicho instrumento. El sistema de clasificación hace posible un aprendizaje eficaz permitiendo aproximarse al mundo real de la automatización industrial y cubrir necesidades prácticas, realizando con los mismos pasos que se llevaría a cabo trabajando con sistemas reales, un alumno puede aprender de manera teórica sobre un dispositivo, pero no es, sino hasta cuando comienza a estudiarlo físicamente; para ello al implementar el sistema de clasificación didáctico se está en realidad capacitando de manera muy práctica y dejando en la mente lo aprendido teóricamente al alumno, quien lograra satisfacer necesidades dentro de la industria, que servirá de base al alumno para las exigencias profesionales en el fututo [ CITATION Jar15 \l 9226 ].

Con la creación de esta máquina didáctica, los docentes tendrán a su alcance herramientas para realizar determinadas prácticas; además de homogenizar el conocimiento adquirido por parte de los alumnos al manejar dispositivos reales utilizados en las empresas, ya que le permitirá

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la integración de conocimiento adquirido en las diferentes clases impartidas [ CITATION Jar15 \l 9226 ]. Objetivos

Objetivo General Diseñar una máquina de banda transportadora y seleccionadora alimentada electro neumáticamente con fines de aprendizaje universitario.

Objetivos Específicos ● Recolectar información referente al diseño, materiales, componentes, ensamble y funcionamiento de bandas transportadoras alimentadas electro neumáticamente para la toma de decisiones. ● Diseñar la maquina didáctica seleccionadora para el aprendizaje y ensayos pedagógicos universitarios. ● Construir la maquina didáctica seleccionadora mediante los parámetros del diseño establecido. ● Realizar pruebas de funcionamiento de la maquina seleccionadora y entrega de puesta en punto para fortalecer las prácticas y aprendizajes universitarios.

Marco de Referencia Antecedentes Antecedentes internacionales 2018 -1 Páginas 4 de 37

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Ocejo, F., & Berlén, A. (2017). Diseño y construcción de una banda transportadora, con brazo clasificador, para la automatización del empaquetado de toallas sanitarias, para la empresa construcción de maquinaria j.w. – cemain. Para la construcción de una banda transportadora, primero debe realizarse el diseño, en relación con la demanda propuesta por el sector industrial para encontrar mejorar en sus procesos y así poder incrementar sus producción, se busca suplir esta necesidad por medio del diseño y construcción de esta banda, hecha para clasificar paquetes de toallas higiénicas de acuerdo a características propuestas con anterioridad, dicho proceso también cuenta con la instalación de sensores que sean los encargados de enviar la señal al brazo y dar la clasificación correspondiente. Carrillo López, M. F., & Morales Mayorga, F. J. (2015). Implementación de un módulo de clasificación por materiales y tamaños con el plc y pantalla táctil para el laboratorio de control y automatización de procesos industriales de la escuela de ingeniería mecánica de la espoch. Partiendo de la necesidad de actualizar y mejorar el laboratorio del lugar donde se realiza el proyecto se realiza este mismo. Este módulo es la herramienta para las futuras generaciones estudiantiles para acercarse de una manera amplia al mundo de la práctica relacionado directamente a la automatización por medio de controladores especializado. Pérez Albuja, W. A. (2017). Módulo didáctico de electroneumática para el laboratorio de la carrera de ingeniería en mecatrónica de la universidad técnica del norte. Para la facultad de mecatrónica de la universidad técnica del norte fue realizado un módulo didáctico espáticamente para el aprendizaje de los estudiantes de dicha facultad. Utilizando un hibrido electroneumático que debe cumplir con condiciones de diseño, para que de este modo se preserve la integridad y la salud de los estudiantes. Fue construido con materiales de calidad, pero a su vez de bajo costo, lo 2018 -1 Páginas 5 de 37

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cual lo hace rentable a la hora de querer maximizar su diseño y crear una máquina de baja fidelidad. Castellanos, J. A. G. (2017). Metodología de modelado y control de sistemas electroneumáticos y de automatización industrial utilizando redes de Petri. Este documento aporta a la metodología acorde para automatizar estructuras o eventos distritos que se encuentren dentro de sistemas de sistemas de manufactura usando redes Petri. Plantea procedimientos para juntar elementos por medio de especificaciones automatizadas en dichas redes, el cual ayuda a completar procedimientos que sean secuenciales y lineales, también para ejecuciones simultaneas y la culminación de ciclos. Es apropiado para realizar la ejecución de acciones repetitivas mediante un diagrama capaz de programa y controlar. Sánchez, C., Joselito, D., Sacansela, C., & Esteban, J. (2014). Diseño y simulación de un transportador telescópico de banda para la transportación de productos y subproductos de trigo. Por medio del diseño de un sistema transportador de tipo telescopio de banda con una determinada longitud, se tiene como propósito eliminar tiempos de ocio, maximizar el uso del espacio y los recursos mientras se realiza el proceso de carga, la descarga del recurso primario y el producto una vez sea finalizado, del mismo modo que se especifica su ubicación y desarrollo del mecanismo que se podrá soportar la cantidad necesaria a transportar. Monge, D. B. (2013). Reconocimiento de objetos en 3d utilizando sensores de vision y profundidad de bajo coste. Esta investigación se centra en reconocer objetos dentro de entornos domésticos y particularmente se debe tener en cuenta los sistemas robóticos se servicio en estos entornos. Dicho campo investigativo cuanta con nuevos retos debido a la aparición de sensores de proximidad capaces de medir también a que profundidad se encuentran los objetos. El 2018 -1 Páginas 6 de 37

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propósito de este proyecto es el de crear e implementar un sistema de reconocimiento de objetos basado en la información de tipo 3D y así comprobar si cuenta con ventajas frente a las estrategias convencionalmente usadas. Tovar, L., Edmundo, V., Jiménez Carpio, J. D., & Herrera Jiménez, J. A. (2015). Diseño e implementación de un sistema automático de medición de volumen de cajas de 5cm a 20cm de lado basado en sensores de proximidad. Por medio de este diseño y su posterior implementación se puede basar perfectamente para la construcción de otros prototipos con características similares. Los sistemas automatizados que utilizan sensores de proximidad o volumen son adecuados para realizar las mediciones en una banda transportadora y seleccionadora, este sistema no es complejo, pero si es muy útil cuando de clasificar hablamos. Un aspecto fundamental en el área de logística dentro del área de almacenamiento las existencias y medición durante su transporte por medio de bandas. Páez Aguinaga, H. E., & Vinueza Carrillo, M. D. (2013). Diseño y construcción de un módulo didáctico para suministrar material a los sitios de trabajo por medio de una banda transportadora para una industria de manufactura, controlado por un relé lógico programable. Esta investigación fue realizada para la ejecución de un proyecto que se encuentra representado para que el resultado final sea de forma didáctica en todo su contenido, esto no quiere decir que no sea útil para usarlo de manera pedagógica. Lo interesante es como es controlado por medio del relé programable, este es el cerebro de la máquina y su funcionamiento es muy puntual e interesante, dependiendo de la programación con la que este cuente.

Antecedentes nacionales 2018 -1 Páginas 7 de 37

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Bermúdez, A. M., Padilla, D. B., & Torres, G. S. (2015). Un prototipo mecánico para la automatización del proceso de selección del mango tipo exportación. Este prototipo es realizado para eliminar procesos de manejo manual y maximizar tiempos y costos realizando la automatización del proceso de selección en esta compañía; consta con un sistema de bandas que mueve el fruto mientras que está siendo monitoreado por una red de sensores de movimiento y gracias a su tamaño y color logra ser seleccionado con un alto índice de éxito. También tiene como propósito lograr una mayor rentabilidad y eficiencia dentro de la planta de producción. Patiño Arcila, J. A. (2014). Banda transportadora para el centro de integración y consolidación de producto terminado. En este proyecto de investigación realizado como trabajo de grado se hace un procedimiento relacionado con la automatización de una banda transportadora usada en procesos de consolidación para productos terminados y luego llevarlos a un centro de integración. Serna, J. C., Medellín, A., Gómez, C. V. M., & Bedoya, C. J. S. (2013). Metodología de implementación en plc de un sistema de diagnóstico automático para bandas transportadoras basado en el algoritmo lamda. Los PLCs de gama baja son sistemas de diagnóstico automática en procesos que cuenten con algoritmos académicos o de aprendizaje para el análisis de datos multivariados. Dicha metodología se puede aplicar para realizar la supervisión de un sistema de banda transportadora, en el cual se utilizan varios descriptores de proceso, los cuales son los encargados de la ejecución de una determinada tarea propuesta.

Artículos científicos en inglés

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Patil, K., Kadam, S., Kale, S., Rachetti, y., Jagtap, K., & Inamdar, K. H. (2016). Machine vision based Autonomous fruit inspection and sorting. El siguiente artículo busca crear un sistema mecatrónico que cumpla con la necesidad de la demanda de frutos, granos o vegetales en la india, la idea está basada en una maquina automatizada de bajo coste mediante sensores de visión digital artificial que permitan detectar el fruto para así poderlo clasificar y previamente empaquetar o almacenar según su recipiente; dicho proyecto tiene el objetivo de reducir tiempo y a su vez reducir costos manuales, todo el artículo es necesario en teoría e instrumental en la manera que se crea el prototipo recolector y clasificador de bandas transportadoras. Sofu, M. M., er, o., Kayacan, m. C., & Cetişli, B. (2016). Design of an automatic apple sorting system using machine visión. El presente artículo está basado en el diseño de un sistema automatizado capaz de clasificar manzanas mediante el uso de una visión artificial de sensores, para ello se emplea una banda trasportadora de rodillo y un sensor de temperatura con cámara de calor para detectar mediante software el tipo de manzana, la calidad y el tamaño en tiempo real; dicho estudio permite acelerar los procesos de producción y mejorar la efectividad en un 96%. Este proyecto nos aporta toda la información teoría empleada y el software utilizado para la programación de circuito electrónico del sistema. Shan, l., Jizhong, D., Gaosheng, R., & Minghao, h. (2017). The control system and control methods of a small-scale Agricultural Products sorting machine. El siguiente artículo está basado en un sistema de control compuesto por una maquina clasificadora de productos agrícolas de dimensiones pequeñas; este sistema está compuesto por una tarjeta controladora ARM y sensores de visión DSP que detectan cuando el producto entra al sistema de bandas transportadores y luego de ello es empujado mediante un actuador a su destino final; dicha 2018 -1 Páginas 9 de 37

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investigación tiene la finalidad de tener mayor eficiencia en el trabajo, generar mayor confiabilidad y viabilidad comercial. Dicho artículo aposta a nuestro proyecto todo lo referente al núcleo o tarjeta empleada para la programación y el sensor de visión empleado para la clasificación adecuada de los productos. Jiang, H., Wang, B., Chu, X., & Zhao, X. (2018). Design and experimental research of shelling and sorting machine for fresh Camellia oleifera fruit based on physical properties. El presente artículo está basado en el diseño de una maquina clasificadora y descascarilla dora de frutos de camelia, la maquina está compuesto por una rejilla de corte, bandas transportadoras en todos el proceso del sistema, estas son transportadas a distinto procesos para el descascarillado, corte y limpieza del fruto, a medida que va pasando por cada sub proceso, este es empujado mediante un actuador neumático que garantiza la distribución de la fruta durante todo el proceso con la finalidad de tener mejores porcentajes en el tiempo manual de separación, limpieza y clasificación del producto. Este proyecto aporta bases solidad tanto en teoría como a la hora de diseñar correctamente el prototipo empleado para la clasificación en nuestro ámbito. Chen, p. H., Cheng, t. Y., & Furst, m. J. (2018). Seed sorting machine. El presente artículo está basado en el diseño y construcción de una maquina clasificadora de semillas la cual está compuesta por un alimentador que introduce las semillas previamente filtradas a la banda transportadora, la cual tiene una unidad de suministro con varillas que van desplazando la semilla hasta un proceso de retención para clasificarlas de acuerdo a su tamaño mediante una rejilla con ranuras de las dimensiones respectivas al tamaño de la semilla con el fin de pasarlas a un proceso de filtrado una vez más y por último a su disposición final, todo ello con la finalidad de optimizar el proceso de filtrado, purificación y clasificación de las semillas. Este artículo nos 2018 -1 Páginas 10 de 37

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brinda el método empleado para la clasificación y disposición final del objeto que se transporta en las bandas. Niu, y., Fang, l., Sun, s., Jiang, J., & Chen, P. (2018). The design of book Sorter base on radio Frequency Identification. En el siguiente artículo se presenta el diseño de un sistema que identifica y clasifica libros de acuerdo a su peso y tamaño mediante sensores de radio frecuencia, para ello se emplea un sistema automatizado con un control RFID y un motor que controla la banda transportadora de la maquina junto a un chip que procesa la información mediante un software que ejecuta y controla todo el sistema, todo ello con el fin de ser más práctico, rápido y preciso a la hora de contabilizar y clasificar los libros de acuerdo a su peso y tamaño. Este artículo nos brinda las bases teóricas empleadas y todo lo referente a los sensores y software utilizado para el control del sistema electrónico en general.

Artículos científicos en español Sánchez-Hermosilla López, j., Sánchez Gimeno, a., Díaz, R., de asís, F., Amate salvador, l., Sánchez, G., ... & Muñoz Rodríguez, j. L. (2016). Máquina clasificadora de frutas y hortalizas portátil. El presente artículo está basado en el diseño y construcción de una maquina clasificadora de frutas y hortalizas por color, tamaño y peso, dicho sistema funciona mediante un torno circular en el cual se lleva el proceso de distribución y clasificación de las frutas, dicho sistema es abastecido mediante un alimentador que está ubicado tangencialmente que permite el ingreso y clasificación del producto, este es llevado a su recipiente final mediante un actuador que empuja el fruto; todo ello ayuda a reducir tiempos mediante la automatización de dicho

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proceso, el presente estudio nos aporta las bases teóricas necesarias para el uso adecuado de los actuadores empleados para el proceso de clasificación del producto. Molina, o. F. V., Marín, o. A. H., & Castaño, f. J. H. (2017). Diseño, construcción y simulación de la automatización de una máquina selectora de tuercas según su tamaño. En el siguiente artículo se presenta el diseño y previa construcción de una maquina automatizada capaz de seleccionar tuercas de acuerdo a su tamaño, para ello se utilizan planos inclinados mediante un proceso de vibración mecánica con fuerza de gravedad, lo cual permite la separación y clasificación de las tuercas de manera adecuada; dicha investigación tiene el objetivo de automatizar el proceso de clasificación mediante el sistema vibratorio. El presente estudio nos arroja información teórica y experimental del método empleado para la clasificación de los objetos. Hurtado Burbano, t. L. (2016). Máquina para clasificar aguacates por su peso. El presente artículo explica el proceso de diseño y elabora...