Memoria JOSE LUIS

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALLE DE TOLUCA CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL EMPRESA: RESINAS COLORES Y COMPUESTOS S.A. de C.V. NOMBRE DEL PROYECTO: "AUTOMATIZACIÓN DE EQUIPO DE PROCESO" MEMORIA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL PRESENTA: COLÍN CUADROS JOSÉ LUIS GENERACIÓN: SEPTIEMBRE 2011 - ABRRIL 2013 LERMA, ESTADO DE MÉXICO, MAYO DEL 2013. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALL E DE TOLUCA CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL NOMBRE DEL PROYECTO: "AUTOMATIZACIÓN DE EQUIPO DE PROCESO" MEMORIA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL PRESENTA: COLÍN CUADROS JOSÉ LUIS ASESOR EMPRESARIAL ASESOR ACADÉMICO ING.ANSELMO LUNA GUADARRAMA. M. en E. DANTE MORALEZ GONZÁLEZ. DIRECTOR DE CARRERA M. en E. S. JUAN VILLA ZAMUDIO GENERACIÓN SEPTIEMBRE 2011 – ABRIL 2013 LERMA, ESTADO DE MÉXICO, MAYO DEL 2013. AGRADECIMIENTOS. Le agradezco a Dios por haberme dado la salud, entendimiento y fortaleza para concluir mi carrera de Ingeniero en Mantenimiento Industrial. A mis padres, hermanos, tíos, abuelos y primos que estuvieron apoyándome para no darme por vencido, que gracias a ellos estoy orgulloso de lo que soy, gracias por su apoyo y comprensión. A mi director de carrera, tutores y maestros que me brindaron su conocimiento y apoyo durante estos 11 cuatrimestres, durante los cuales conviví con ellos, les agradezco porque gracias a ellos me llevaron a ser una mejor persona. A mis amigos que siempre estuvieron conmigo apoyándome y viendo por mí, así como brindándome de su conocimiento y comprensión. I ÍNDICE. Agradecimientos. I Resumen. II Abstract. III Introducción. IV Planteamiento del Problema. VI Objetivos. VII Justificación. VIII CAPÍTULO I. MARCO CONTEXTUAL. 1 1.1. Antecedentes Históricos. 1 1.2. Misión. 1 1.3. Visión. 1 1.4. Valores. 1 1.5. Organigrama del departamento de Mantenimiento en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 2 1.6. Croquis de la ubicación de la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 2 1.7. Seguridad, Higiene y Ambiental en RCC S.A. de C.V. 3 1.8. Mejora Continua. 3 1.9. Productividad. 3 1.10. Servicio. 3 1.11. Seguridad e Higiene. 4 1.12. Calidad. 5 1.13. Bono de Productividad. 5 1.14. Prestaciones y Servicios. 5 1.15. Recursos Humanos. 5 1.16. Aguinaldo. 6 1.17. Servicio médico en el Seguro Social. 6 1.18. Bono de Permanencia. 6 1.19. Ubicación de las plantas RCC S.A. de C.V. 7 i CAPÍTULO II. DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA DEL PROCESO ACTUAL MEJORABLE. 8 10 CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO. 3.1. Funcionamiento del brazo robótico HOP III – a 550. 10 3.2. Descripción Técnica. 11 3.3. Descripción de los elementos de un brazo robótico modelo HOP III – a 550. 12 3.4. Ejecución de programa del brazo HOP III. 14 3.5. Características y tipos de brazos modelo HOP. 14 3.6. Ventajas de los brazos robóticos modelo HOP. 15 3.7. Automatización y Robótica. 15 3.8. Los robots en la Industria. 18 3.9. Sensores. 18 3.10. Válvula de Control Direccional. 24 3.11. Elementos de Regulación y Control. 28 3.12. Unidad de Acondicionamiento (FRL). 28 3.13. Tipos de Cilindros Neumáticos. 34 3.14. Controlador Lógico Programable. 36 3.15. Principios básicos de moldeo por inyección. 37 3.16. Medidas de seguridad Yushin América para la manipulación del brazo robótico HOP III. 40 3.17. Normas NOM. 40 44 CAPÍTULO IV. DISEÑO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE MEJORA. 4.1. Cronograma propuesto para el desarrollo de la Habilitación Automatización del brazo robótico modelo HOP III – a 550. y 4.2. Limpiar para remover todo el pigmento, grasa y polvo que se encuentre adherido al HOP III y sus componentes. 47 4.3. Realizar una base provisional para manipular el HOP III. 47 4.4. Lijar el soporte de movimiento circular de 360° y partes que presentan oxidación. 47 45 ii 4.5. Dar mantenimiento a él modulo de movimiento de avance y retroceso (golpe patada). 47 4.6. Realizar mantenimiento al rodamiento principal que realiza el movimiento oscilante. 48 4.7. Enderezar el amortiguador de impacto del cilindro principal y aplicar mantenimiento. 48 4.8. Realizar inspección y aplicación de aire comprimido a baja presión para identificar las condiciones de fugas de aire y cambiar mangueras dañadas. 48 4.9. Cambiar la unidad FRL por una nueva y ajustar el soporte a la nueva. 48 4.10. Sujetar un soporte que guía las mangueras que se encuentran sueltas. 49 4.11. Realizar una inspección siguiendo toda la red eléctrica y electrónica para identificar cables dañados. 49 4.12. Realizar pruebas de funcionamiento a los 7 sensores con los que cuenta el brazo y cambiar los sensores dañados. 49 4.13. Poner letreros y letras originales de la marca del brazo. Pintar el cuerpo del brazo. 50 4.14. Realizar las primeras pruebas de funcionamiento de forma manual. 50 4.15. Automatizar con el PLC Festo. 50 4.16. Realizar las primeras pruebas de forma Automatizada. 50 4.17. Instalar el brazo robótico automatizado a la máquina de moldeo por inyección. 50 4.18. Análisis de la causa raíz de la inhabilitación del brazo robótico HOP III. 51 1 CAPÍTULO V. APLICACIÓN Y VALID ACIÓN PRÁCTICA DE LA PROPUESTA DE MEJORA. 5.1. Cronograma del desarrollo de la Habilitación y Automatización del brazo robótico modelo HOP III – a 550. 1 54 54 5.2. Implementación de mantenimiento al brazo robótico modelo HOP III – a 550. 56 5.3. Pruebas de funcionamiento. 61 Resultados. 63 Conclusiones. 65 iii Recomendaciones. 66 Anexos. 67 Glosario. 73 Bibliografía. 74 iv RESUMEN. El proyecto denominado automatización de equipo de proceso que fue implementado en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. se basó en la habilitación de un brazo robótico modelo HOP III - a 550, para apoyo en el proceso de inyección de plástico, el desarrollo de la habilitación del equipo se ha dividido en cinco capítulos donde se explica lo realizado para cumplir con los objetivos propuestos. Capítulo I En este capítulo se desarrolló el marco contextual en el cual especifica la información del lugar donde se implementó el proyecto, Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, que es una empresa que está asociada con Grupo Industrial Polisol S.A. de C.V. Capítulo II En este capítulo se desarrolló la descripción de la problemática del proceso actual mejorable, en el cual se describe la problemática que presenta el equipo, las consecuencias que provocan la inhabilitación del HOP III y que se va hacer para contrarrestar estas mismas. Capítulo III En este capítulo se desarrolló la descripción del marco teórico donde se presenta la teoría para implementar el proyecto, se especifica el funcionamiento de cada elemento neumático y electrónico utilizado para la habilitación del equipo. Capítulo IV En este capítulo se desarrolló una propuesta de mejora de la implementación de mantenimiento para llevar a cabo la habilitación del HOP III, así como análisis con herramientas estadísticas utilizadas para encontrar las causas que provocaron la inhabilitación del equipo. Capítulo V En este capítulo se realizó la aplicación y validación práctica de la propuesta de mejora en la cual se justifican los resultados obtenidos siendo estos satisfactoriamente positivos ya que se logró 78% el objetivo del proyecto. II ABSTRACT. The project called automation process that was implemented in the company Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. based in the enabling of a robotic arm model HOP III - 550 for support in the process of plastic injection, enabling the team development has been divided into five chapters detailing what has been done to meet the objectives proposed. Chapter I In this chapter was developed the contextual framework which specifies the information about the place where the project was implemented, Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. which is a company that is associated with Grupo Industrial Polisol S.A. de C.V. Chapter II In this chapter was developed the description of the problems of the current process could be improved in which quality tools for the location of the problem and the solution is implemented to follow. Chapter III In this chapter was developed description of the framework theoretical showing the theory to implement the project, specified the operation of each pneumatic and electronic element used for the empowerment of the team. Chapter IV In this chapter was developed a proposal for the improvement of the implementation of maintenance to carry out the empowerment of the HOP III as well as some images showing conditions initial equipment. Chapter V In this chapter was the application and practical validation of the proposal of improvement in which justified the results obtained to be these satisfactorily positive 78% achieved the objective of the project. III INTRODUCCIÓN. “La empresa contemporánea está en plena guerra por la supervivencia y el beneficio. El objetivo a conseguir es la mejora de productividad y la optimización de los costos. Uno de los caminos en la mejora de ambos factores es la automatización de los procesos. La automatización de procesos es la sustitución de tareas tradicionalmente manuales realizadas ahora de manera automática por máquinas, robots o cualquier otro tipo de automatización. La automatización tiene ventajas muy evidentes en los procesos industriales, se mejora en costos, en servicio y en calidad. El trabajo es más rápido y no necesita de una cantidad determinada de operarios, que antes eran necesarios.”1 En la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. se pretende desarrollar la habilitación y automatización de un brazo robótico modelo HOP III - a 550, que es un robot de diseño simple en comparación con otros modelos de robots, lo que significa que son rápidos y muy rentables para la importante tarea de eliminar residuos o productos de máquinas de moldeo por inyección. Este tipo de robots industriales se diseñan para eliminar mazarota, se refiere al paso a través del cual se introduce el material líquido o fundido, y el exceso de material que se forma. Durante las operaciones de moldeo de plástico, el material en el canal se solidifica y se debe quitar de la pieza acabada. “Estos brazos robóticos cuentan con un movimiento vertical y un brazo oscilante horizontal. La mayoría están neumáticamente accionados, con cilindros de aire. En primer lugar, un cilindro vertical principal sigue la línea central y sujeta la 1 Piedrafita, R. (2004). Ingeniería de la Automatización Industrial 2a Edición Ampliada y Actualizada. México: Alfaomega. Pág. 10. IV mazarota. Posteriormente de tomar la pieza el brazo horizontal se extiende y libera la mazarota. Figura 1. Brazo robótico utilizado en el proceso de moldeo por inyección. Fuente: Imagen extraída de la pagina http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-pickers/n-hop-g450-550-650-750-900--detail Típicamente, este exceso de material se coloca en un bolso, o se libera en un granulador. Un descargador a continuación, devuelve el material molido a la tolva, donde se mezcla con el material virgen y se vuelve a introducir en la producción.”2 2 America, Y. (12 de Marzo de 2013). Yushin America. Recuperado el 12 de Marzo de 2013, Brazos Roboticos: http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-pickers/n-hop-g450-550-650-750-900--detail . V PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. La empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. posee un robot con problemas de habilitación, en este estado ha permanecido durante más de seis años sin funcionar, dicho artefacto apoyaba al proceso automatizado de retiro de mazarota y canales en la inyección de plástico. Los procesos de la empresa aseguran que se cumplan los requerimientos dados por el cliente para cada pieza, especificando el uso de una mezcla especial en polvo para la inyección en un molde, así como la calibración de presión de la acción mecánica del equipo. Las piezas obtenidas deben ser manejadas con cuidado para evitar que se rompan, una de las operaciones del HOP III es la eliminación de mazarota y canales plásticos para evitar mezclar el producto con la mazarota y canales. Actualmente esta operación se realiza manualmente, provocando pérdidas de tiempo, debido a que la máquina de inyección es más veloz que cualquier operación realizada manualmente. Debido a esta situación es importante para la empresa habilitar el brazo robótico modelo HOP III - a 550, para utilizarlo en el área de producción de moldeo por inyección de plástico. En vista de que dicho brazo fue expuesto un largo periodo a la intemperie, se provocó oxidación en algunos de sus componentes, y sus piezas útiles fueron extraídas para reparación de otros equipos; el equipo ya presenta deterioro en sus partes, existen mangueras de presión dañadas y componentes con suciedad, existen sensores rotos y sensores dañados, impidiendo el funcionamiento nuevamente del equipo. VI OBJETIVO GENERAL. Planear la habilitación y automatización de un brazo robótico HOP III - a 550 para apoyo en el proceso de inyección de plástico, en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, con base en las normas NOM-020-STPS-2011 y NOM001-SEDE-2012, los manuales de operación y los principios de automatización industrial, con el fin de mejorar el proceso en el área de producción de la empresa. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Documentar el proyecto con información aplicable a la reparación y automatización del brazo robótico HOP III - a 550, que permita ponerlo a funcionar en el proceso de moldeo por inyección de plástico.  Elaborar un plan de mantenimiento general y específico a cada una de sus partes mecánicas, neumáticas, y electrónicas del brazo robótico.  Implementar el plan de mantenimiento al brazo robótico modelo HOP III - a 550.  Automatizar el brazo robótico modelo HOP III - a 550. VII JUSTIFICACIÓN. Este trabajo proporcionará los siguientes beneficios: Se implementará con el fin de mejorar el proceso en el área de producción de la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. Con esto se asegura una producción más rápida, así como el rendimiento y la precisión del brazo robótico modelo HOP III – a 550. Se evitarán incidentes y aumentará la seguridad para las personas así como prolongara la vida útil del brazo HOP III – a 550. Gracias a este trabajo, la empresa mejorará en la entrega a tiempo y forma a sus clientes, también podrá dar mejor presentación a sus productos terminados. Con este proyecto la empresa RCC S.A. de C.V. permite ser más competitiva. Al realizar este proyecto no se modificará ni se deteriorará el medio ambiente ya que solamente consume energía neumática que se suministre de la fuente principal de la empresa, además de que no contamina. Se aplicarán conocimientos aprendidos a lo largo de la formación como ingeniero dentro de la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca, aplicando procedimientos acordes al caso. Así, mediante este trabajo, podré obtener el título profesional de Ingeniero en Mantenimiento Industrial. VIII CAPÍTULO I. MARCO CONTEXTUAL. CAPÍTULO I. MARCO CONTEXTUAL. 1.1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS. 1.1.1. RESINAS COLORES Y COMPUESTOS S.A. de C.V. “Esta empresa fue fundada el 13 de Junio de 2002 por un grupo de socios con el fin de cubrir la creciente demanda de productos plásticos en un entorno cada vez más exigente de servicio. Son un equipo de trabajo con experiencia en plásticos y concentrados de color, por lo cual ofrecen materiales y servicios en todo el país. En Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. comercializan los siguientes productos: Polipropilenos, polietilenos, acrílicos, nylon, policarbonatos, etc. además la empresa fabrica concentrados de color de todas las resinas base y efectos especiales, diseñados bajo la especificaciones de sus clientes. Pigmentos en polvo, también formulados para cada cliente, resinas pre-coloreadas tanto representadas como proporcionadas por sus clientes. Concentrados blancos y negros, aditivos, ayudas de proceso y compuestos cargados (carbonato y talco). Resinas Colores y Compuestos, S.A. de C.V., junto con Grupo Industrial Polisol, S.A. de C.V, formaron un grupo de empresas, que trabajan con sinergia, aprovechando Ias habilidades, capacidades y experiencia de cada una. 1.2. MISIÓN: Acrecentar su negocio a través de la mejora continua. 1.3. VISIÓN: Ser socios productivos de la gente con la cual trabaja en la industria de la transformación del plástico. 1.4. VALORES. Para RCC S.A. de C.V. los valores son importantes, algunos de los valores que están aplicados en la empresa son: Honestidad, Respeto, Lealtad, Compromiso e Innovación. 1 1.5. ORGANIGRAMA DEL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO EN LA EMPRESA RESINAS COLORES Y COMPUESTOS. Figura 2. Organigrama del departamento de mantenimiento RCC S.A. de C.V. Jefe del departamento de mantenimiento: Ing. Anselmo Luna Guadarrama Encargado de turno: Técnico: José Luis Rebollar Ayudante general: Mariano Vásquez Encargado de turno: Técnico: Candelario Mercado Ayudante general: Alberto Contreras Ayudante general: Gildardo Acosta Fuente: Imagen de elaboración propia. 1.6. CROQUIS DE LA UBICACIÓN DE LA EMPRESA RESINAS COLORES Y COMPUESTOS S.A. de C.V. Figura 3. Croquis con imagen satelital de la empresa RCC S.A. de C.V. Fuente: Imagen extraída de la pagina http://es.kioskea.net/forum/affich-671827-ver-mi-casa-en-vivo-via-satelite 2 1.7. SEGURIDAD, HIGIENE Y AMBIENTAL EN RCC S.A. de C.V. La empresa RCC S.A. de C.V, busca evitar las condiciones y actos inseguros para prevenir accidentes: lesiones al personal, a los clientes y visitantes, así como: daños a sus instalaciones, a sus equipos y herramientas de trabajo. Buscando preservar el medio ambiente y tener condiciones adecuadas para su trabajo. 1.8. MEJORA CONTINUA. RCC S.A. de C.V, está comprometida a proveer productos y servicios de calidad para la industria del plástico, buscando siempre cumplir las expectativas de sus clientes, apoyándose en un sistema de gestión de calidad ISO/TS16949:2009 con una filosofía de mejora continua. 1.9. PRODUCTIVIDAD. RCC S.A. de C.V, busca hacer más con menos recursos, buscando optimizar sus procesos de manufactura, para hacer sus productos de calidad, bien y a la primera, evitando generar desperdicios, tiempos muertos, re-procesos y quejas, maximizando el uso de sus recursos. Para que la empresa pueda obtener un crecimiento continuo y rentable. Obteniendo ser socios estratégicos de sus proveedores. 1.10. SERVICIO. Los clientes de RCC S.A. de C.V, son importantes y son su razón de ser. La empresa utiliza técnicas de calidad en el servicio, para no solo satisfacer las necesidades o requisitos dé sus clientes sino hacer que su experiencia de tratar con la empresa sea placentera y agradable. Buscando atender bien a sus clientes y que no solo regresen sino que los recomienden. De esta forma ellos logran ser cada vez más rápidos, siempre atentos y con una actitud de servicio. 3 1.11. SEGURIDAD E HIGIENE. RCC S.A. de C.V, cuenta con seguridad dentro de un marco adecuado de condiciones de trabajo. Por ello a los trabajadores que laboran en la empresa se les solicita que reporten si detectan alguna falta a las mismas , para la empresa la seguridad no es únicamente responsabilidad del departamento correspondiente, es responsabilidad de todos los que laboran ahí por igual. 1.11.1. BRIGADA CONTRA INCENDIO. En RCC S.A. de C.V, existe una brigada contraincendios, en la cual invitan, al personal que ahí labora a participar voluntariamente para ser entrenados en el manejo de conatos e incendios. Aprendiendo a dar primeros auxilios. 1.11.2. PREVENCIÓN DE ACTOS Y CONDICIONES INSEGURAS . RCC S.A. de C.V, busca la prevención de incidentes y accidentes dentro de sus áreas de trabajo llevando a cabo la detección de actos y condiciones inseguras. La empresa cuenta con un método para sancionar a los trabajadores que cometen una falta a través de tarjetas. Las sanciones que la empresa aplica, cuando se levanten las tarjetas son: PRIMERA TARJETA  Alto total de la actividad que se va a realizar.  Capacitación en Seguridad e Higiene con examen 2hrs. SEGUNDA TARJETA  Mandar a la persona a capacitación de un día en Cruz Roja.  Pérdida de su bono mensual. TERCERA TARJETA  Descanso obligatorio sin goce de sueldo  Rescisión de Contrato 4 1.12. CALIDAD. La empresa se encuentra trabajando con la Norma ISO/TS16949:2009, que es una norma para el sistema de gestión de la calidad basada en procesos con enfoque al cliente. Esto le brinda múltiples beneficios, tanto internos como externos ya que de esta forma RCC S.A. de C.V, asegura entender los requisitos de sus clientes al revisar las condiciones y puede suministrar un producto que satisfaga sus necesidades. La empresa RCC S.A. de C.V, provee productos y servicios de calidad para la industria del plástico, buscando siempre cump lir las expectativas de sus clientes apoyándose en el sistema de gestión de calidad ISO/TS16949:2009 con una filosofía de Mejora Continua, de esa forma busca ser competitiva y seguir siendo confiable como proveedora de resinas. 1.13. BONO DE PRODUCTIVIDAD. Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, les otorga un bono de productividad mensual a sus trabajadores, el cual es calificado en base a su desempeño. Así mismo hace anualmente una premiación en sus áreas a los mejores empleados que hayan cumplido o excedido sus metas. 1.14. PRESTACIONES Y SERVICIOS. Al ingresar a trabajar en Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. te brindan una serie de prestaciones y servicios, que en conjunto, son superiores a las otorgadas por la ley (IMSS, SAR, INFONAVIT, fondo de ahorro, aguinaldo, vacaciones, bono de productividad o comisiones). 1.15. RECURSOS HUMANOS. Esta área es responsable de guiar el ingreso de la organización y planeación del desarrollo de sus colaboradores. RCC S.A. de C.V, desea que los trabajadores sepan que el personal que labora en Recursos Humanos, está dispuesto a ayudarles en las situaciones de índole laboral que se les presenten. 5 Algunas de las funciones de esta área de la empresa son:  Reclutar y seleccionar personal para satisfacer las necesidades que se tengan en la empresa.  Proporcionar capacitación y desarrollo a todo el personal.  Implementar y administrar los sistemas de sueldos y salarios.  Conservar un ambiente de trabajo adecuado (limpieza de sus instalaciones, promover relaciones armónicas con el personal a través de la disciplina y el respeto).  Vigilar que exista la mayor seguridad posible en el desempeño de sus labores para la prevención de los accidentes de trabajo y enfermedades profesionales.  Manejo responsable de los desechos industriales y preservación del medio ambiente. 1.16. AGUINALDO. El aguinaldo es una de las prestaciones anuales que Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, otorga a su personal con la finalidad de solventar sus gastos originados por la tradición en la época de Navidad. 1.17. SERVICIO MEDICO EN EL SEGURO SOCIAL. Al ser parte de RCC S.A. de C.V, la empresa inscribe al nuevo personal inmediatamente al Instituto Mexicano del Seguro Social, este se otorga al personal y a sus familiares directos, siempre que lo solicite n en la clínica que les corresponda. Para uso de este servicio es necesario que los que van a laborar en la empresa tenga su documentación en orden o que presente la alta que te entrega el departamento de Recursos Humanos en la empresa. 1.18. BONO DE PERMANENCIA. Otra de las prestaciones anuales que Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, otorga a su personal, es un bono de permanencia, el cual consiste en un pago equivalente a 15 días del salario diario del trabajador vigente a la fecha del 6 pago del aguinaldo, para que logren ganar este bono se deben cumplir dos condiciones.   Tener un año de antigüedad. No haber interrumpido la relación laboral durante el ejercicio fiscal, que va del 1 de enero al 31 de Diciembre. 1.19. UBICACIÓN DE LAS PLANTAS DE RESINAS COLORES Y COMPUESTOS S.A DE C.V. La planta Toluca de Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. está ubica en Av. Independencia No. 105 Col. Reforma San Mateo Atenco, Edo.de Méx. C.P. 52100 Tel: (722) 216-9364 / 01-800-715-5006. Fax: (722) 211-9366. Planta en Guadalajara Jalisco, ubicada en Haití No. 2067. Col. Cruz del Sur. C. P: 44920, Tel. (333) 812- 9890. E-mail: [email protected].”3 3 Grupo Industrial Polisol. (2008). Manual De Calidad. México: Grupo Industrial S.A de C.V. Pág.1-20. 7 CAPÍTULO II. DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA DEL PROCESO ACTUAL MEJORABLE. CAPÍTULO II. DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA DEL PROCESO ACTUAL MEJORABLE. La empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, posee un robot con problemas de habilitación, en este estado ha permanecido durante más de seis años, dicho artefacto apoyaba al proceso automatizado de retiro de mazarota y canales en la inyección de plásticos. Actualmente esta operación se realiza manualmente, provocando pérdidas de tiempo, debido a que la máquina de inyección es más veloz que cualquier operación realizada manualmente. En vista de que dicho brazo fue expuesto un largo periodo a la intemperie, se provocó oxidación en algunos de sus componentes, y sus piezas útiles fueron extraídas para reparación de otros equipos; el equipo ya presenta un deterioro en sus partes, existen mangueras de presión dañadas y componentes con suciedad, existen sensores rotos y sensores dañados, impidiendo el funcionamiento nuevamente del equipo. La problemática que presenta el equipo es:  Equipo HOP III - a 550 está fuera de servicio.  Se desconoce el estado de funcionamiento del equipo.  No se conocen las fallas potenciales que presenta el equipo.  No se cuenta con un programa de mantenimiento.  Hacen falta componentes que forman parte del equipo.  Existen tubos flexibles de presión dañados. Las consecuencias que provoca la inhabilitación de este equipo son las siguientes:  El personal de producción tiene que realizar este trabajo manualmente. 8  Afecta el tiempo de entrega del producto al cliente, existen retrasos, debido a que la máquina de inyección es más veloz que cualquier operación realizada manualmente. Para contrarrestar las consecuencias, surge la propuesta de este proyecto, en la que la intención es la habilitación y automatización del brazo robótico modelo HOP III - a 550. En la figura 4, se muestra las condiciones iníciales en las que se encuentra el equipo al iniciar la estadía. Figura 4. Condiciones en las que se encontró el brazo robótico HOP III - a 550. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 9 CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO. CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO. A continuación se realiza una descripción de los conceptos básicos utilizados en el desarrollo de la habilitación y automatización del brazo robótico modelo HOP III - a 550 y tipos, así como los componentes que lo integran con el fin de familiarizarnos al tema. 3.1. FUNCIONAMIENTO DEL BRAZO ROBÓTICO HOP III. “Este tipo de robots industriales se diseñan para eliminar la mazarota y canales plásticos, o dicho de otra forma para la eliminación del paso a través del cual se introduce el material líquido o fundido, y el exceso de material que se forma. Durante las operaciones de moldeo de plástico, el material en el canal se solidifica y se debe quitar de las piezas acabadas (figura 5 a). Este brazo robótico cuenta con un movimiento vertical y un brazo oscilante horizontal. La mayoría de las partes de este robot HOP III está neumáticamente accionados, con un cilindros de aire que funciona a 0.49 MPa (5Kg/cm2). Figura 5. Ejemplo del trabajo que realiza el HOP III. a b Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. En primer lugar, un cilindro principal colocado en forma vertical sigue la línea central y agarra la mazarota y canales plásticos. Después de que la mordaza toma la mazarota, el brazo horizontal se extiende y libera el canal de colada. Después de la eliminación de la mazarota, este exceso de material se coloca en un contenedor, o se libera en un banda para enviarlo a un granulador (molino) de rectificado (figura 5 b). 10 El operador encargado de la maquina devuelve el material molido a la tolva, donde se mezcla con el polímero virgen y se vuelve a introducir en la producción de moldeo por inyección. Con la reparación y automatización del brazo HOP III se obtienen ventajas muy evidentes en el proceso. Se mejora en costos, en servicio y en calidad. El trabajo es más rápido y no necesita de una cantidad determinada de operarios, que son necesarios. 3.2. DESCRIPCIÓN TÉCNICA. En la figura 6 a y 6 b se muestran la constitución de componentes que conforman el brazo robótico HOP III. Figura 6 a. Constitución del brazo robótico HOP III - a 550. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A de C.V. 11 Figura 6 b. Constitución del Brazo Robótico HOP III- a 550. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 3.3. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UN BRAZO ROBÓTICO MODELO HOP III – a 550 El brazo robótico cuenta con una electroválvula monoestable de retorno por resorte 5/2 que es utilizada en el cilindro principal que va colocado de forma vertical para tomar la mazarota y los canales. De igual forma el actuador que tomar la mazarota y los canales tiene posicionados dos sensores inductivos, uno al inicio de carrera y otro al final de carrera (figura 7 a). Figura 7. Elementos principales del brazo robótico HOP III – a 550. a b c Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 12 El avance y retroceso del cuerpo del robot es accionado con otra electroválvula monoestable de retorno por resorte 5/2 que acciona a un nuevo cilindro que va colocado de forma horizontal y realiza el avance y retroceso del cuerpo del robot. El actuador que realiza el avance y retroceso del cuerpo del robot tiene posicionados dos sensores inductivos, uno al inicio de carrera y otro al final de carrera (figura 7 b). El movimiento oscilante horizontal del robot se realiza accionando un cilindro con una electroválvula monoestable de retorno por resorte 5/2. El cilindro que realiza el movimiento oscilante cuenta con dos sensores magnéticos, uno al inicio de carrera y otro al final de carrera (figura 7 c). La mordaza es utilizada para tomar la mazarota, la mordaza es manipulada por una electroválvula monoestable de retorno por resorte 3/2. Cuenta con un sensor de presencia para detectar cuando se encuentra cerrada o abierta (figura 8 a). Figura 8. Modulo de mordaza, tablero de control y válvula de reguladora de presión. a b c Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A de C.V. Todos estos componentes están conectados a una tarjeta que recibe las señales (figura 8 b), de los sensores a trabes de un cable para interface, y que ahora se propuso para enviar las señales directamente desde un PLC ya que el control que manipulaba los movimientos y tiempos del robot, así como la fuente de alimentación, no se encontró, con los demás componentes. Cada uno de los cilindros utilizados cuenta con válvulas reguladoras de caudal para ajustar la velocidad del brazo según la producción (figura 8 c). 13 3.4. EJECUCIÓN DE PROGRAMA DEL BRAZO HOP III. Para poder llevar a cabo la ejecución de programas en un robot, se requiere. Conocer el área en la cual el robot se desplazará de acuerdo a la programación asignada.”4 Figura 8. Muestra el área en la cual el robot se desplazará de acuerdo a la programación. Fuente: Imagen proporcionada por parte de la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. 3.5. CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE BRAZOS MODELO HOP. “Con un ahorro de espacio y diseño robusto, los brazos robóticos HOP ofrecen la eliminación rápida y fiable de mazarota y canales plásticos. Hay seis miembros de la familia HOP, que van desde el más pequeña HOP Five - 450 a el mayor HOP Five 1000. En este rango, el número se refiere a la longitud de la carrera vertical (en milímetros) en lugar del tamaño de la máquina de moldeo. La carrera de retroceso es de 90 mm para los modelos de 450, 550 y 650. En los modelos 750, 900 y 1000, la carrera de retroceso se amplía a 150 mm. Para todos los modelos, la carrera de giro puede oscilar entre 50 y 90 grados y la carga útil máxima es de 2 kg. Para liberar el valioso espacio, todos los miembros de la familia HOP V incluyen la totalidad de su control y circuitos de poder dentro de la carcasa del cuerpo principal. 4 Ámerica, Y. (2002). Manual de operación HOP - a 550. United States: Yushin Ámerica. Pág. 4-12. 14 Para promover el funcionamiento eficiente y preciso, el HOP de tres ejes de diseño, minimiza las vibraciones, incluso en los ciclos más rápidos. Figura 9. Muestra de tres diferentes tipos de robots de la marca Yushin. Fuente: Imagen extraída de la pagina http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-pickers/n-hop-g450-550-650-750-900--detail 3.6. VENTAJAS DE LOS BRAZOS ROBÓTICO MODELO HOP.  Mayor eficiencia en el proceso de la compañía.  Fácil programación.  Producción más rápida, así como rendimiento.  Se evitan incidentes y aumentará la seguridad para las personas.  Consume energías renovables.”5 3.7. AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA. “La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM). Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. 5 America, Y. (12 de Marzo de 2013). Yushin America. Recuperado el 12 de Marzo de 2013, de Robots: http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-picker/n-hop-g450-550-650-750-900-detail 15 Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá. En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. En los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensores, los cuales permitirán tareas más sofisticadas como el ensamble de materiales. 3.7.1. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS. La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Estas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina por el orden histórico de desarrollos en la robótica. La tercera generación es utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación, y la quinta generación es un gran sueño.  Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por espray o soldadura por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.  Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por sensores. 16  Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de visión.  Robots controlados adaptablemente, donde los robots pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos obtenidos por los sensores.  Robots con inteligencia artificial, donde los robots utilizan las técnicas de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver problemas. La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia: 1. Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona. 2. Robots de secuencia arreglada. 3. Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la secuencia fácilmente. 4. Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a través de la tarea. 5. Robots de control numérico, donde el operador alimenta la programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea. 6. Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con cambios en el medio ambiente. 3.7.2. APLICACIONES. Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de clases, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos tele operados en el transbordador espacial. Cada robot lleva consigo su problemática propia y sus soluciones afines; no obstante que mucha gente considera que la automatización de procesos a través de robots está en sus inicios, es un hecho innegable que la introducción de la tecnología robótica en la industria, ya ha causado un gran impacto. 17 3.8. LOS ROBOTS EN LA INDUSTRIA. Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son: la soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de espray, transportación de materiales, molienda de materiales, moldeado en la industria plástica, máquinasherramientas, y otras más. 3.8.1. APLICACIÓN DE TRANSFERENCIA DE MATERIAL. Las aplicaciones de transferencia de material se definen como operaciones en las cuales el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra. Se suelen considerar entre las operaciones más sencillas o directas de realizar por los robots. Las aplicaciones normalmente necesitan un robot poco sofisticado, y los requisitos de enclavamiento con otros equipos son típicamente simples, una de estas aplicaciones es la de aplicación para retirar colada del material.”6 3.9. SENSORES. “La gama de sensores o también denominados (captadores o detectores) disponible en el mercado es muy amplia con el objetivo de responder a los múltiples problemas de detección que se plantean en las maquinas del fabricación. Se pueden encontrar para final de carrera, detectores de proximidad capacitivos e inductivos, electromagnéticos y ópticos. 3.9.1. SENSOR MAGNETICO. Efectua la conversión de la variaciones de una magnitud fisica en variacines de una variación magnética, se considera como un sensor de tipo todo o nada (0 o 1), es decir nos informa de la presencia o ausencia de un objeto o de una parte móvil. El funcionamiento de este sensor es captar el final de carrera de un cilindro, la señal del captador llega al autómata al cablear una terminal del contacto a una fuente de alimentación y la otra terminal a una entrada digital del autómata. El cierre del contacto hace que la tensión llegue a la entrada digital. 6 Pino, J. T. (2006). Robótica Industrial. Brasil: Alfaomega. Pág. 5-9. 18 Los finales de carrera sin contacto se pueden accionar magnéticamente. Son especialmente ventajosos cuando hace falta un alto número de maniobras. También encuentran aplicación cuando no existe sitio para el montaje de un interruptor final mecánico o cuando lo exigen determinadas influencias ambientales (polvo, arena, humedad). En un bloque de resina sintética están inyectados dos contactos, junto con un tubo de vidrio lleno de gas protector. Por la proximidad de un émbolo u otro elemento con un imán permanente, los extremos de las lengüetas solapadas de contacto se atraen y conectan. El alejamiento del imán produce la separación de las lengüetas de contacto. Obviamente se podría alojar un contacto de apertura o un conmutador. Los cilindros con interruptores de proximidad de accionamiento magnético no deben montarse en lugares con fuertes campos magnéticos (ejemplo: máquinas de soldadura por resistencia). Figura 10. Final de carrera magnético. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Por otra parte no todos los cilindros son aptos para la aplicación de estos finales de carrera sin contacto. Los relés con los contactos en gas protector tienen una larga duración y están exentos de mantenimiento. Sus tiempos de conmutación son cortos (0,2 ms). El máximo número de maniobras por segundo es de unas 400. No obstante, la sensibilidad de respuesta alcanzable está limitada por su construcción. Pueden ser magnéticos, inductivos, capacitivos y ópticos. La conexión puede ser de dos o tres hilos. Dentro de las conexiones de 3 hilos podemos distinguir dos tipos de 19 sensores: PNP o NPN, según su composición electrónica. Para su conexión basta con tener en cuenta la forma de conectar, que sea según la figura 11. En las versiones de 2 hilos el cable marrón se conecta a +24V mientras que el azul o negro va conectado a la carga (relé, entrada del autómata, etc.). El símbolo es el representado en la figura 11. Figura 11. Detector magnético de 2 hilos (izquierda) y 3 hilos (tipo PNP centro, NPN derecha). Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 3.9.2. SENSORES DE PROXIMIDAD. Son sensores que se emplean de forma genérica para la detección de la presencia de material. En neumática y/o hidráulica suelen ser utilizados como fin de carrera de los vástagos de los cilindros. Envían una señal eléctrica, normalmente de 24 V de corriente continua cuando detectan algún material en su proximidad. Los tres tipos básicos son: inductivos, capacitivos y ópticos. 3.9.3. SENSORES INDUCTIVOS. Son sensores que advierten la presencia de un material metálico. Los componentes más importantes de un sensor de proximidad inductivo son un oscilador, un rectificador modulador, un amplificador biestable y una etapa de salida. El campo magnético, que es dirigido hacia el exterior, es generado por medio del núcleo de ferrita semi-abierto de una bobina osciladora. Esto crea un área limitada a lo largo de la superficie activa del sensor de proximidad inductivo, la cual se conoce como zona activa de conmutación. 20 Figura 12. Sensor inductivo. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Por medio de los sensores de proximidad inductivos, solo pueden detectarse materiales conductores de electricidad. Dependiendo del tipo de conmutación (normalmente cerrado o normalmente abierto), la etapa final es conectada o interrumpida si se presenta un objeto metálico en la zona activa de conmutación. La distancia del área activa, donde se produce un cambio en la señal de salida, se conoce como distancia de conmutación. Por ello, un criterio importante para seleccionar los sensores de proximidad inductivos es el tamaño de la bobina incorporada en la cabeza del sensor. Cuanto más grande sea la bobina, mayor será la distancia de conmutación activa. Pueden alcanzarse distancias de hasta 250 mm. Así mismo, la utilización de diferentes materiales conduce a una reducción de la distancia de conmutación efectiva. Las distancias alcanzadas con materiales no magnéticos (latón, aluminio, cobre) son netamente inferiores. Figura 13.Símbolo de un sensor inductivo. A la derecha conexión PNP y a la izquierda NPN. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 21 La designación de las conexiones de los sensores de proximidad inductivos está estandarizada. El símbolo se puede ver en la figura 13 con las conexiones correspondientes según sea del tipo PNP o NPN. Muchos de los sensores de proximidad inductivos que se ofrecen actualmente en el mercado tienen las siguientes características de protección para garantizar un manejo sencillo y un funcionamiento seguro:  Protección contra polaridad inversa (contra daños causados como resultado de invertir las conexiones).  Protección contra cortocircuito (protege el cortocircuito de la salida contra el contacto tierra).  Protección contra picos de tensión (contra sobretensiones transitorias).  Protección contra rotura de cable (la salida se bloquea si la línea de alimentación se desconecta). 3.9.4. SENSORES CAPACITIVOS. Estos sensores detectan la presencia de cualquier material. El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo, está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito, ante la aproximación de cualquier material. Además se componen igual que en el caso del inductivo de un rectificador modulador, un amplificador biestable y una etapa de salida. Figura14. Sensor capacitivo. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 22 En un sensor de proximidad capacitivo, entre un electrodo "activo" y uno puesto a tierra, se crea un campo electrostático disperso. Generalmente también se halla presente un tercer electrodo para compensación de las influencias que pueda ocasionar la humedad en el sensor de proximidad. Si un objeto o un medio (metal, plástico, vidrio, madera, agua), irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito se altera. Este cambio en la capacitancia depende esencialmente de los siguientes parámetros: la distancia entre el medio y la superficie activa, las dimensiones del medio y su constante dieléctrica. La sensibilidad (distancia de detección) de la mayoría de los sensores de proximidad capacitivos puede ajustarse por medio de un potenciómetro. De esta forma es posible eliminar la detección de ciertos medios. Por ejemplo, es posible determinar el nivel de un líquido a través de la pared de vidrio de su recipiente. 3.9.5. SENSORES ÓPTICOS. Los sensores de proximidad ópticos utilizan medios ópticos y electrónicos para la detección de objetos. Para ello se utiliza luz roja o infrarroja. Los diodos semiconductores emisores de luz (LED s) son una fuente particularmente fiable de luz roja e infrarroja. Son pequeños y robustos, tienen una larga vida útil y pueden modularse fácilmente. Los fotodiodos y fototransistores se utilizan como elementos receptores. Cuando se ajusta un sensor de proximidad óptico, la luz roja tiene la ventaja frente a la infrarroja de que es visible. Además pueden utilizarse fácilmente cables de fibra óptica de polímero en la longitud de onda, dada su baja atenuación de la luz. La luz infrarroja (invisible) se utiliza en ocasiones en las que se requieren mayores prestaciones, por ejemplo, para cubrir mayores distancias. Además, la luz infrarroja es menos susceptible a las interferencias de luz ambiental (figura 15). 23 Figura 15. Sensor óptico. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Los sensores de proximidad ópticos consisten básicamente en dos partes principales: el emisor y el receptor. El emisor y el receptor pueden hallarse instalados en un cuerpo común (sensores de reflexión directa y de retro reflexión), o en cuerpos separados (sensores de barrera). Los sensores de barrera se componen de un emisor y un receptor. Los sensores de retro reflexión necesitan reflejar el rayo de luz en un retro reflector (“espejo”). Los sensores de reflexión directa reflejan el rayo en el objeto a detectar, por lo tanto no se podrán utilizar con elementos de baja reflexión (plástico negro mate, goma negra, materiales oscuros con superficies rugosas). Normalmente envían señal cuando un objeto interrumpe el rayo de luz entre el emisor y el receptor (reto reflexión o barrera) o cuando un cuerpo refleja el rayo (reflexión-directa).”7 3.10. VÁLVULA DE CONTROL DIRECCIONAL. “Tienen por función orientar la dirección que el flujo de aire debe seguir, con el fin de realizar un trabajo propuesto. Para un conocimiento perfecto de una válvula direccional, debe tenerse en cuenta los siguientes datos: • Posición Inicial. • Número de Posiciones. • Número de Vías. • Tipo de Acción (Comando). • Tipo de Retorno. 7 Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Pág. 12-22. 24 3.10.1. ¿QUÉ ES EL NÚMERO DE POSICIONES? Es la cantidad de posiciones o maniobras diferentes que una válvula direccional puede permanecer bajo la acción de su funcionamiento. Según lo mencionado, un grifo, sería una válvula que tiene dos posiciones: permite el paso de agua y en otros casos no lo permite. Norma para la representación:  CETOP - Comité Europeo de Transmisión hidráulica y neumática.  Organización Internacional de Normalización. Las válvulas direccionales son siempre representadas por un rectángulo.  Este rectángulo es dividido en cuadrados.  El número de cuadrados representados en la simbología es igual al número de posiciones de la válvula, representando una cantidad de movimientos que ejecuta a través de los accionamientos. Figura 16. Representación de las posiciones. 2 Posiciones 3 Posiciones Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 3.10.2. NÚMERO DE VÍAS. Es el número de conexiones de trabajo que la válvula posee. Son consideradas como vías de conexión de entrada de presión, conexiones de utilización del aire y los escapes. Para entender fácilmente, el número de vías de una válvula de control direccional la podemos considerar también en lo siguiente. Figura 17.Significado de los símbolos dentro de las posiciones. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 25 DIRECCIÓN DE FLUJO. En los cuadros representativos de las posiciones, encontramos símbolos diferentes: Las flechas indican la inter-relación interna de las conexiones, pero no necesariamente el sentido del flujo. Figura 18. Representación de los símbolos de dirección de flujo. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. PASO BLOQUEADO. Figura 19. Representación de los símbolos de paso bloqueado. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Una regla práctica para la determinación del número de vías consiste en separar uno de los cuadrados (posición) y verificar cuántas veces los símbolos internos tocan los lados del cuadro, obteniéndose, así, el número de orificios en relación al número de vías. Preferiblemente, los puntos de conexión deberán ser contados en el cuadro de la posición inicial. 3.10.3. TIPOS DE ACCIONAMIENTOS Y COMANDOS. Los tipos de accionamientos son diversos y pueden ser: Musculares, Mecánicos, Neumáticos, Eléctricos y Combinados. Estos elementos son representados por símbolos normalizados y son escogidos conforme a la necesidad de la aplicación de la válvula direccional. ACCIONAMIENTOS MUSCULARES. Las válvulas dotadas de este tipo de accionamiento son conocidas como válvulas de panel. Son accionamientos que indican un circuito, completan una cadena de operaciones, proporcionan condiciones de seguridad y emergencia. El cambio de la válvula es realizado por el operador del sistema. 26 ACCIONAMIENTOS MECÁNICOS. Con la creciente implantación de sistemas automáticos, las válvulas accionadas por una parte movible de la máquina adquieren una gran importancia. El comando de la válvula es conseguido a través de un contacto mecánico sobre el accionamiento, colocado estratégicamente a lo largo de cualquier movimiento, para permitir el desarrollo de las secuencias operacionales. Normalmente, las válvulas con este tipo de accionamiento reciben el nombre de válvulas de fin de curso. 3.10.4. ELECTROVÁLVULA 5/2, PILOTADA. La válvula 5/2 realiza una función parecida a la de 4/2. La diferencia es que tiene dos escapes independientes, mientras que la 4/2 tiene un único escape. En posición inicial, el muelle fuerza a la corredera de tal manera que conecta 1 con 2 y 4 con 5, mientras que 3 queda aislado (figura 20). Al activar el solenoide se abre la válvula auxiliar pasando aire al lado izquierdo de la corredera, desplazándose ésta, resultando que: • El aire escapa de 2 hacia 3. • El escape 5 se bloquea. • El aire fluye ahora de 1 hacia 4. Figura 20. Válvula 5/2 monoestable. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 27 Dado el corto recorrido de actuación, las bajas fuerzas de fricción y el accionamiento por pilotaje, esta ejecución puede utilizar un solenoide, lo cual le proporciona un tiempo de respuesta breve. 3.11. ELEMENTOS DE REGULACIÓN Y CONTROL. Son los encargados de regular el paso de aire desde los acumuladores a los elementos actuadores. Estos elementos, que se denominan válvulas, pueden ser activados de diversas formas: manualmente, por circuito eléctrico, neumáticos, hidráulicos o mecánicos. La clasificación de estas válvulas se puede hacer en tres grandes grupos. 3.11.1. VÁLVULA DE DIRECCIÓN O DISTRIBUIDORES. Estos elementos se definen por el número de orificios (vías), las posiciones posibles, así como la forma de activación y desactivación. La desactivación mecánica suele hacerse por muelle. 3.11.2. VÁLVULA ANTI RETORNÓ Y SELECTORA. La válvula anti retornó permite el paso del aire en un determinado sentido, que dando bloqueado en sentido contrario. La válvula selectora tiene dos entradas y una salida, permitiendo la circulación de aire a través de una de sus entradas, bloqueándose al mismo tiempo la otra entrada por efecto de la primera. 3.11.3. VÁLVULAS DE REGULACIÓN DE PRESIÓN Y CAUDAL. Son elementos, que en una misma instalación neumática, nos permite disponer de diferentes presiones y, por lo tanto, de diferentes caudales.”8 3.12. UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTO (FRL). “Después de pasar por todo el proceso de la producción, tratamiento y distribución, el aire comprimido debe sufrir un último acondicionamiento, antes de ser colocado para 8 Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 28 trabajar, a fin de producir mejores desempeños. En este caso, el beneficio del aire comprimido consiste en lo siguiente: filtración, regulación de presión, e introducción de una cierta cantidad de aceite para la lubricación de todas las partes mecánicas de los componentes neumáticos. El uso de esta unidad de servicio es indispensable en cualquier tipo de sistema neumático, desde el más simple, al más complejo. Al mismo tiempo que permite a los componentes trabajar en condiciones favorables, y prolongar su vida útil. Una vida útil prolongada y un funcionamiento regular de cualquier componente en un circuito, de pende, antes que nada, del grado de filtración, de la eliminación de la humedad, de una presión estable de alimentación al equipo y una adecuada lubricación a las partes movibles. Todo eso es exactamente obtenido cuando se aplican en las instalaciones, dispositivos, máquinas, etc., los componentes de tratamiento preliminar del aire comprimido en los puntos de toma del aire: el filtro, la válvula reguladora de presión (Regulador) y el Lubricante, que reunidos forman la unidad de Acondicionamiento o FRL (Filtro, Regulador, Lubricador). Figura 21.Unidades de Acondicionamiento FRL. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 3.12.1. FILTRACIÓN DE AIRE. Después de pasar por todo el proceso de la producción, tratamiento y distribución, el aire comprimido debe sufrir un último acondicionamiento, antes de ser colocado para trabajar, a fin de producir mejores desempeños. 29 En este caso, el beneficio del aire comprimido consiste en lo siguiente: filtración, regulación de presión, e introducción de una cierta cantidad de aceite para la lubricación de todas las partes mecánicas de los componentes neumáticos. El uso de esta unidad de servicio es indispensable en cualquier tipo de sistema neumático, desde el más simple al más complejo. Al mismo tiempo que permite a los componentes trabajar en condiciones favorables, y prolongar su vida útil. La filtración del aire consiste en la aplicación de dispositivos capaces de retener las impurezas suspendidas en el flujo de aire, y en suprimir aún más la humedad presente. Por consiguiente, es necesario eliminar estos dos problemas al mismo tiempo. El equipo normalmente utilizado para este fin es el Filtro de Aire, que actúa de dos formas distintas: Por la acción de la fuerza. Por el paso del aire a través de un elemento filtrante, de bronce sinterizado o malla de nylon. 3.12.2. FUNCIONAMIENTO DEL FILTRO DE AIRE. El deflector inferior separa la humedad y las partículas sólidas depositadas en el fondo del vaso, evitando así la entrada de las mismas en el sistema de aire comprimido. Después que la humedad y las partículas sólidas más grandes sean removidas por el proceso de turbulencia, el aire comprimido fluirá a través del elemento filtrante donde las partículas más pequeñas serán retenidas. El aire vuelve entonces hacia el sistema, dejando la humedad y las partículas sólidas contenidas en el fondo del vaso, que deben ser drenadas antes que el nivel alcance la altura donde puedan retornar hacia el flujo de aire. Figura 22. Corte de un filtro de aire de drenado. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 30 El drenaje, es el dispositivo fijado en la parte inferior del cuerpo del vaso y sirve para eliminar el condensado y las impurezas, retenidos por la acción de filtración. Pueden ser manuales o automáticos. 3.12.3. REGULACIÓN DE PRESIÓN. Normalmente, un sistema de producción de aire comprimido atiende a la demanda de aire para varios equipos neumáticos. En todos estos equipos está actuando la misma presión. Esto, no siempre es posible, porque, si nosotros estuviéramos actuando un elemento neumático con presión mayor de lo que realmente necesita, estaremos consumiendo más energía de la necesaria. Por otro lado, un gran número de equipos operando simultáneamente en un determinado intervalo de tiempo hace que la presión caiga, debido al pico de consumo ocurrido. Estos inconvenientes se evitan usando la Válvula Reguladora de Presión, o simplemente el regulador de presión, el cual debe:  Compensar automáticamente el volumen de aire requerido por los equipos neumáticos.  Mantener constante la presión de trabajo (presión secundaria), independiente de las fluctuaciones de presión en la entrada (presión primaria) cuando esta esté encima del valor regulado. La presión primaria debe ser siempre superior a la presión secundaria, independiente de los picos.  Funcionar como válvula de seguridad. Los reguladores fueron diseñados para proporcionar una respuesta rápida y una regulación de presión perfeccionada para un mayor número de aplicaciones industriales. El uso del diafragma esta especialmente proyectado para lograr un aumento significativo de la vida útil del regulador, proporcionando bajos costos de mantenimiento. Sus características principales son:  Respuesta rápida y regulación precisa, debido a una aspiración secundaria y una válvula de asiento incorporada. 31  Gran capacidad de reversión de flujo.  Diafragma proyectado para proporcionar un aumento de vida útil del producto.  Dos orificios destinados al manómetro que son usados como orificios de salida. Figura 23. Sección de un Regulador de Presión con Escape. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. MANÓMETROS. Son los instrumentos utilizados para medir e indicar la intensidad de presión del aire comprimido, aceite, etc. En los circuitos neumáticos e hidráulicos, los manómetros son utilizados para indicar el ajuste de la intensidad de presión en las válvulas, la cual influye en la fuerza o torque, de un convertidor de energía. Figura 24. Manómetro Tipo Tubo de Bourdon. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. El manómetro del tubo de Bourdon consiste en una escala circular sobre la cual gira un puntero junto con un juego de engranajes y palancas. 32 Este conjunto está ligado a un tubo curvado, cerrado en uno de los extremos y abierto en otro, y se une con la entrada de presión. Aplicando presión en la entrada, el tubo tiende a enderezarse, uniendo las palancas con el engranaje, se está transmitiendo movimiento para el indicador y registrando la presión sobre la escala. 3.12.4. LUBRICACIÓN. Los sistemas neumáticos y sus componentes están formados de partes que poseen movimientos relativos, estando, por tanto, sujetas a desgastes mutuos, que los tienden a inutilizar. Para disminuir los efectos del desgaste y las fuerzas de fricción a fin de facilitar los movimientos, los equipos deben ser lubricados convenientemente, a través del aire comprimido. La lubricación del aire comprimido es la mezcla de éste con una cantidad de aceite lubricante, utilizada para la lubricación de partes mecánicas internas movibles que están en contacto directo con el aire. Esa lubricación debe ser efectuada de una manera controlada y adecuada, a fin de no causar obstáculos al paso del aire. Además de eso, este lubricante debe llegar a todos los componentes. Esto se ha logrado haciendo que las partículas de aceite se queden en suspensión dentro del flujo, no se deposita a lo largo de las paredes de las tuberías o líneas. El medio más práctico de efectuar este tipo de lubricación es con un lubricador. Genera la distribución proporcional del aceite en una larga franja del flujo de aire. El sistema con aguja asegura una distribución de aceite repetitiva, permite el llenado del vaso aun con la línea presurizada.”9 9 Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 23-34. 33 Figura 25. Sección de un lubricador. Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 3.13. TIPOS DE CILINDROS NEUMÁTICOS. “Los cilindros se diferencian entre sí por detalles constructivos, en función de sus características de funcionamiento y utilización. Básicamente, existen dos tipos de cilindros:  Simple Efecto o de Simple Acción.  Doble Efecto o de Doble Acción, con y sin amortiguamiento. 3.13.1. CILINDRO DE SIMPLE EFECTO O SIMPLE ACCIÓN. Recibe esta denominación porque utiliza aire comprimido para conducir el trabajo en un único sentido de movimiento, sea para el avance o retorno. Este tipo de cilindro posee solamente un orificio por donde el aire entra y sale de su interior, comandado por una válvula. En la extremidad opuesta a la entrada, es dotado de un pequeño orificio que sirve de respiro, buscando impedir la formación de contra-presión internamente, causada por el aire residual de montaje. El retorno, en general, es efectuado por acción del 34 resorte y la fuerza externa. Cuando el aire es expulsado, el cilindro vuelve a la posición inicial. 3.13.2. CILINDRO DE DOBLE EFECTO O DOBLE ACCIÓN. Cuando un cilindro neumático utiliza aire comprimido para producir trabajo en ambos sentidos de movimiento (avance y retorno), se dice que es un cilindro de doble acción, y es el más utilizado. Su característica principal, por definición, es el hecho de poder utilizar tanto el avance o el retorno para el desarrollo del trabajo. Existe, sin embargo, una diferencia en cuanto al esfuerzo desarrollado: las áreas efectivas de actuación de la presión son diferentes; el área de la cámara trasera es mayor que el de la cámara delantera, pues en esta hay que tomar en cuenta el diámetro del vástago, que impide la acción del aire sobre toda el área. El aire comprimido es admitido y liberado alternadamente por dos orificios existentes en los cabezales, uno en la parte trasera y otro en la parte delantera que, actuando sobre el pistón, provocan los movimientos de avance y retorno. Cuando una cámara está recibiendo aire, la otra está en comunicación con la atmósfera. Esta operación es mantenida hasta el momento de inversión de la válvula de comando; alternando la admisión del aire en las cámaras, el pistón se desplaza en sentido contrario. Figura 26. Funcionamiento de un cilindro de doble efecto. Fuente: Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. 35 3.13.3. CILINDRO CON AMORTIGUACIÓN. Proyectado para controlar movimientos de grandes masas y desacelerar el pistón en los fines de curso (carrera), tienen vida útil prolongada en relación a los modelos sin amortiguamiento. El amortiguador tiene la finalidad de evitar las cargas de choque, transmitidas a los cabezales y al cilindro, en el final de cada carrera, absorbiéndolas. En cilindros de diámetro muy pequeño, este recurso no es aplicable, pues utilizaría espacios no disponibles en los cabezales y tampoco habría necesidad, pues el esfuerzo desarrollado es pequeño. Serán dotados de amortiguamiento (cuando sea necesario) los cilindros que tuvieran diámetros superiores a 30 mm y cursos por encima de 50 mm, caso contrario, no es viable su construcción. El amortiguamiento es creado por el aprisionamiento de cierta cantidad de aire en el final de curso. Eso es hecho cuando un collar que envuelve el vástago comienza a ser encajado en una cámara, impidiendo la salida principal de aire y forzándolo por una restricción fija o regulable, a través de la cual se escurrirá con flujo menor. Eso causa una desaceleración gradual en la velocidad del pistón y absorbe el choque. Un buen aprovechamiento es conseguido cuando es utilizado el curso completo del cilindro, pues el amortiguamiento solo es adaptable en los finales de carrera.”10 3.14. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE. “Según la NEMA Asociación de Fabricantes, el PLC (Controlador Lógico Programable), es un aparato electrónico digital que utiliza una memoria programable para almacenar instrucciones y implementar funciones especificas tales como funciones lógicas, secuénciales, temporización, conteo y aritméticas para controlar máquinas y procesos. Un PLC es un equipo electrónico de control con un cableado interno (hardware) independiente del proceso a controlar, que se adapta a dicho proceso mediante un programa especifico (software) que contiene la secuencia de operaciones a realizar. 10 Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Pág. 35-41. 36 Estas operaciones se definen sobre las señales de entrada y salida al proceso, cableadas directamente sobre los bornes de la conexión autómatizada. Las señales de entrada puede proceder de elementos digitales, el autómata gobierna las señales de salida según el programa de control previamente almacenado en la memoria, a partir del estado de las señales de entrada.”11 3.15. PRINCIPIOS BÁSICOS DE MOLDEO POR INYECCIÓN. “Una de las técnicas de procesado de plásticos que más se utiliza es el moldeo por inyección, siendo uno de los procesos más comunes para la obtención de productos plásticos. Hoy en día cada casa, cada vehículo, cada oficina, cada fábrica, etc. contiene una gran cantidad de diferentes artículos que han sido fabricados por moldeo por inyección. Entre ellos se pueden citar: teléfonos, vasijas, etc. y formas muy complejas. El moldeo por inyección requiere temperaturas y presiones más elevadas que cualquier otra técnica de transformación, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisión, con superficies limpias y lisas, además de proporcionar un magnífico aprovechamiento del material, con un ritmo de producción elevado. Sin embargo, a veces, las piezas deben ser refinadas o acabadas posteriormente, para eliminar rebabas. El fundamento del moldeo por inyección es inyectar un polímero fundido en un molde cerrado y frío, donde solidifica para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir el molde para sacarla. Una máquina de moldeo por inyección tiene dos secciones principales:  La unidad o grupo de inyección  La unidad de cierre, o prensa, que aloja al molde El ciclo de producción consta de ocho fases: 1) Cierre del molde. Piedrafita, R. (2004). Ingenieria de la Automatización Industrial 2a Edición Ampliada y Actualizada. México: Alfaomega. Pág. 54. 11 37 2) Avance del grupo de inyección. 3) Inyección del material en el molde, cerrado y frío. 4) Mantenimiento de la presión. 5) Refrigeración y solidificación del objeto (comienza al terminar la inyección y dura hasta que empieza la apertura del molde). 6) Retroceso del grupo de inyección. 7) Plastificación del material para el ciclo siguiente. 8) Apertura del molde y expulsión de la pieza. Los elementos esenciales de una unidad de inyección son: la tolva de alimentación, el sistema de dosificación, plastificación e inyección y la unidad de moldeo. La tolva de alimentación se conecta mediante un conducto al cilindro donde tiene lugar la plastificación. Para evitar atascos por reblandecimiento prematuro del material, debe ir refrigerado. A veces se aprovecha este conducto y la propia tolva para completar el secado de la resina que se está utilizando. El sistema de dosificación, plastificación e inyección admite la cantidad necesaria de resina, la reblandece o funde y la inyecta en el molde a través de una boquilla que, al adaptarse a presión al bebedero del molde, abre una válvula de descarga dispuesta en su extremo. Al desacoplar la boquilla, la válvula se cierra automáticamente. En anexos I se muestra un boceto de una imagen de una máquina similar a la de la empresa RCC S.A. de C.V. En la actualidad casi todas las máquinas de inyección disponen de un pistón de dosificación-plastificación en forma de husillo que, al girar cierto número de vueltas, realiza la carga del material, siendo obligado por éste a retroceder hasta una posición tope, previamente regulada, quedando el cilindro completamente lleno de material. La plastificación mediante husillo proporciona una fusión regular y homogénea, con poco riesgo de degradación térmica, y posibilita un llenado del molde a presiones más bajas, combinando el movimiento giratorio con su desplazamiento longitudinal. 38 El extremo libre del husillo dispone de un anillo que actúa como válvula de retención, impidiendo el retroceso del material, durante la inyección. El trabajo que realiza el husillo es el siguiente: Cuando termina la inyección anterior se queda en la posición más adelantada. Al empezar a girar, toma el material frío de la tolva y lo transporta hacia la parte delantera, al tiempo que lo calienta. Una vez que llega a la parte anterior, estando la válvula de descarga cerrada, el husillo ejerce grandes esfuerzos de cortadura sobre el material, como ocurre en las extrusoras, a la vez que retrocede y, cuando tiene acumulada suficiente cantidad para llenar el molde, deja de girar, quedando en espera. Al acoplarse la boquilla se abre la válvula de descarga y el husillo actúa ahora como émbolo, comprimiendo y haciéndole fluir el material, hasta llenar el molde, transmitiendo al interior de éste toda la presión. La cámara del cilindro de plastificación-inyección va provista de un sistema de calentamiento mediante resistencias individuales que permiten una regulación de la temperatura de la pared por zonas y mantiene la resina plastificada entre inyección e inyección. Las unidades de moldeo constan de las dos partes del molde sujetas mediante piezas porta moldes y ciertos mecanismos (generalmente hidráulicos) que tienen por misión su abertura y cierre. Estos mecanismos tienen que ser suficientemente robustos para resistir la presión del material en la etapa final de la inyección, que puede superar los 50 MPa y llegara los 200 MPa. Las primeras máquinas de moldeo por inyección para la fabricación de plásticos se basaban en las máquinas empleadas para la fabricación de metales por fundición a presión. A partir de la década de los 50 se desarrollaron máquinas especialmente diseñadas para la fabricación de polímeros, coincidiendo con una mayor demanda de este tipo de productos.”12 12 Sánchez, S. (2002). Moldeo Por Inyección. México: Limusa S.A. de C.V. Pág. 2-8. 39 3.16. MEDIDAS DE SEGURIDAD YUSHIN AMÉRICA PARA LA MANIPULACIÓN DEL BRAZO ROBÓTICO HOP III “El fabricante proporciona algunas medidas de seguridad para la prevención contra accidentes, y sugiere ser prudente en la operación del equipo. La mayor parte de los accidentes de trabajo es causada por la distracción de los operadores y/o maniobras. Las precauciones de seguridad para el uso del brazo robótico HOP III son:  Asegúrese que el robot esté inhabilitado, cuando tenga que realizar alguna operación cerca de él.  Si tiene algún problema con el movimiento de los ejes, consultar al instructor inmediatamente.  Evite estar cerca del alcance del robot, pues un error en sus movimientos puede ocasionarle serias lesiones.  Despeje cualquier obstáculo que interfiera en el movimiento del robot.  Efectúe a velocidad lenta los primeros movimientos del robot. No aumente la velocidad hasta haber identificado y probado el robot.  Desconectar el robot para cualquier ajuste.  Siempre tener a la mano el paro de emergencia cuando se encuentre en movimiento de prueba.”13 3.17 NORMAS NOM Las normas oficiales mexicanas (NOMs) son disposiciones generales de tipo técnico expedidas por la dependencia de la administración pública federal. Su objetivo es establecer reglas, especificaciones, directrices y características aplicables a un producto, proceso o servicio que eviten poner en riesgo la vida del trabajador. America, Y. (12 de Marzo de 2013). Yushin America. Recuperado el 12 de Marzo de 2013, de Robots: http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-picker/n-hop-g450-550-650-750-900-detail 13 40 3.17.1. NORMA OFICIALMEXICANA NOM-020-STPS-2011, RECIPIENTES SUJETOS A PRESIÓN “La presente Norma Oficial Mexicana rige en todo el territorio nacional y aplica en todos los centros de trabajo en donde funcionen recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas. El objetivo de esta norma es, establecer los requisitos de seguridad para el funcionamiento de los recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas en los centros de trabajo, a fin de prevenir riesgos a los trabajadores y daños en las instalaciones. ARTÍCULO 4. CONDICIONES DE OPERACIÓN. Sección I. Las variables de funcionamiento de los equipos, que incluyen los límites de presión y temperatura aceptados y reconocidos como seguros, de acuerdo con las características de diseño y fabricación, y que no activan los dispositivos de seguridad ni sobrepasan los rangos de seguridad de sus instrumentos de control. ARTÍCULO 7. CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS. SECCIÓN 7.1. Los equipos instalados en el centro de trabajo se deberán clasificar de conformidad con lo siguiente: SECCIÓN 7.1.1. Los recipientes sujetos a presión se clasificarán en las categorías siguientes (Tabla 1): Tabla 1. Tipos de Categorías para Recipientes Sujetos a Presión. Categoría I II Fluido Presión** Volumen Agua, aire y/o fluido no peligroso. Menor o igual a 490.33 kPa Menor o igual a 0.5 m3. Agua, aire y/o fluido no peligroso. Menor o igual a 490.33 kPa Mayor a 0.5 m3. Agua, aire y/o fluido no peligroso. Mayor a 490.33 kPa y menor o igual a 784.53 kPa Menor o igual a 1 m3. Fuente: Méxicanas, N. O. (2011). Normas Oficiales Méxicanas. México: Gaceta De Gobierno. 41 Los recipientes sujetos a presión que contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración menor o igual a 490.33 kPa y un volumen menor o igual a 0.5 m3.”14 3.17.2. NORMA OFICIAL MEXICANA NOM–001–SEDE-2012, INSTALACIONES ELECTRICAS. “El objetivo de esta NOM es establecer las disposiciones y especificaciones de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades, en lo referente a protección contra choque eléctrico, efectos térmicos, sobre corriente, corrientes de falla, sobre tensiones, fenómenos atmosférico se incendios, entre otros. El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta NOM garantizará el uso de la energía eléctrica en forma segura. PROTECCIÓN CONTRA FALLA (PROTECCIÓN CONTRA CONTACTO INDIRECTO). NOTA: Para las instalaciones, sistemas y equipo de baja tensión, la protección contra falla corresponde generalmente a la protección contra contacto indirecto, principalmente con respecto a la falla de aislamiento principal. La protección para las personas y animales debe proporcionarse contra los peligros que puedan resultar por el contacto indirecto con las partes conductoras expuestas en caso de falla. Esta protección puede obtenerse por uno de los métodos siguientes:  Disposiciones para el paso de corriente que resulte de una falla y que pueda pasar a través del cuerpo de una persona.  Limitando la magnitud de la corriente que resulte de una falla, a un valor no peligroso, la cual puede pasar a través del cuerpo.  Limitando la duración de la corriente que resulte de una falla. 14 Méxicanas, N. O. (2011). Normas Oficiales Méxicanas. México: Gaceta De Gobierno. 42  DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN. Las características de los dispositivos de protección, deben determinarse con respecto a su función, la cual puede ser por ejemplo, la protección contra los efectos de:  Sobre corrientes (sobrecargas, cortocircuito).  Corrientes de falla a tierra.  Sobretensiones.  Bajas tensiones o ausencia de tensión. Los equipos de protección deben operar a los valores de corriente, tensión y tiempo convenientes de acuerdo con las características de los circuitos y a los peligros posibles.  CONTROL DE EMERGENCIA. En caso de peligro, si hay la necesidad de interrumpir inmediatamente el suministro de energía, debe instalarse un dispositivo de interrupción de manera tal, que sea fácilmente reconocible y rápidamente operable.”15 15 Méxicanas, N. O. (2012). Normas Oficiales Méxicanas. México: Gaceta De Gobierno. 43 CAPÍTULO IV. DISEÑO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE MEJORA. CAPÍTULO IV. DISEÑO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE MEJORA. En este apartado se describen las actividades que se realizarán para cumplir con el proyecto de habilitación y automatización del brazo robótico HOP III - a 550 del proceso de inyección de plástico, en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. La primera acción para comenzar a realizar el proyecto, es elaborar un plan de mantenimiento general a las partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del brazo robótico. Para realizar este plan de mantenimiento se utilizará como herramienta un cronograma donde se colocaron las actividades a realizar, así como la semana del mes en la que se tiene que realizar la actividad, para poder llevar a cabo el proyecto conforme a la estadía y poder implementar la habilitación y automatización del brazo robótico modelo HOP III. Para realizar los análisis de las causas de la inhabilitación del equipo HOP III se realiza un análisis y una lluvia de ideas dentro del personal de mantenimiento para buscar las estrategias a seguir en la habilitación del brazo HOP III. De esta manera, considerando la información recopilada en la lluvia de ideas se llegó a lo siguiente:  Se cuenta con las partes y los elementos más importantes del brazo HOPIII, que son el cuerpo, las electroválvulas y los cilindros para iniciar la habilitación.  Se pueden realizar pruebas para identificar problemas en sus componentes neumáticos.  Es posible realizar pruebas para identificar problemas potenciales en algunos componentes eléctricos.  Se podrán realizar pruebas para identificar problemas en sus partes mecánicas. 44 ACTIVIDADES RESPONSABLE HORAS 4.1. CRONOGRAMA DE PROPUESTA PARA EL DESARROLLO AUTOMATIZACIÓNDEL BRAZO ROBÓTICO MODELO HOP III - a 550. Limpiar para remover todo el pigmento, grasa y polvo que se encuentre adherido al HOP III y sus componentes. José Luis Colín Cuadros. Hacer una base provisional para manipular el brazo robótico. José Luis Colín Cuadros. 16 Lijar el soporte de movimiento circular de 360° y partes que presentan oxidación. José Luis Colín Cuadros. 32 Pintar el soporte ya lijado para evitar la reaparición de oxidación. José Luis Colín Cuadros. 8 Dar mantenimiento a él modulo de movimiento de avance y retroceso (golpe patada). Realizar mantenimiento al rodamiento principal que realiza el movimiento oscilante. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. 25 FEBRERO MARZO LA HABILITACIÓN ABRIL 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 P Y 4 % 4.40% R P 2.87% R P 5.74% R P 1.43% R 32 P 5.74% R 24 P 4.30% R 30 Enderezar el amortiguador de impacto del cilindro principal y aplicar mantenimiento. José Luis Colín Cuadros. Realizar inspección y aplicación de aire comprimido a baja presión para identificar las condiciones de fugas de aire y cambiar mangueras dañadas. José Luis Colín Cuadros. Apretar las tuercas las conexiones rápidas y cambiar conexiones dañadas José Luis Colín Cuadros. 20 Cambiar la unidad FRL por una nueva y ajustar el soporte a la nueva. José Luis Colín Cuadros. 24 Páginas 1 de 2. ENERO DE P 5.38% R 30 P 5.38% R P 3.59% R P 4.30% R 45 8 P 1.43% 32 R P 5.74% 30 R P 5.38% 40 R P 7.18% 16 R P 2.87% 40 R P 7.18% José Luis Colín Cuadros. 30 R P 5.38% José Luis Colín Cuadros. 40 R P 7.18% Realizar las primeras pruebas de forma automatizada. José Luis Colín Cuadros. 40 R P 7.18% Instalar el brazo robótico automatizado a la máquina de moldeo por inyección. José Luis Colín Cuadros. 40 R P 7.18% TOTAL DE HORAS 557 Sujetar un soporte que guía las mangueras que se encuentra suelto. Realizar una inspección siguiendo toda la red eléctrica y electrónica para identificar cables dañados. Realizar pruebas de funcionamiento a las electroválvulas Realizar pruebas de funcionamiento a los 7 sensores con los que cuenta el brazo y cambiar los sensores dañados. Acomodar cables y mangueras para dar una mejor presentación y colocarles cinchos. Poner letreros y letras originales de la marca del brazo. Pintar el cuerpo del brazo. Realizar las primeras pruebas de forma manual. Automatizar con el PLC FESTO. Páginas 2 de 2. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. R TOTAL 100% ____________________________ APROBÓ ING.ANSELMO LUNA GUADARRAMA. 46 4.2. LIMPIAR PARA REMOVER TODO EL PIGMENTO, GRASA Y POLVO QUE SE ENCUENTRE ADHERIDO AL HOP III Y A SUS COMPONENTES. El procedimiento inicial para la implementación de mantenimiento a las partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del brazo robótico HOP III, se propone limpiar para remover pigmento, grasa y polvo que se encuentre adherido al equipo y sus componentes, ya que estuvo expuesto un largo periodo de tiempo expuesto a la intemperie. 4.3. HACER UNA BASE PROVISIONAL PARA MANIPULAR EL BRAZO ROBÓTICO. Se realizará una base provisional para que el brazo robótico HOP III sea fácil de manipular en sus condiciones iníciales, y al momento de aplicar mantenimiento a sus componentes sea de mayor facilidad. 4.4. LIJAR EL SOPORTE DE MOVIMIENTO CIRCULAR DE 360°, Y PARTES QUE PRESENTAN OXIDACIÓN. El brazo cuenta con un mecanismo que soporta el peso general de todo el equipo, el funcionamiento de este mecanismo es dejar fijo el equipo en la posición que nosotros deseemos, posee una palanca que si es accionada de forma manual, girándola a la izquierda el equipo queda fijo, y si giramos la palanca hacia el lado derecho el equipo cuenta con un movimiento circular de 360°. Para que este mecanismo tenga movimiento se propone desmontar el cuerpo del equipo, lijar todo el óxido, limpiar, pintar y engrasar el mecanismo. 4.5. DAR MANTENIMIENTO A ÉL MODULO DE MOVIMIENTO DE AVANCE Y RETROCESO (GOLPE PATADA). El equipo cuenta con un mecanismo de avance-retroceso (golpe patada), se acciona para ajustar la carrera del cilindro vertical en donde se encuentra saliendo la mazarota. El módulo de movimiento de avance o retroceso (golpe patada) presenta suciedad y grasa, se propone dar limpieza, lubricación, ajustar tornillos, y realizar una revisión general del funcionamiento. 47 4.6. REALIZAR MANTENIMIENTO AL RODAMIENTO PRINCIPAL QUE REALIZA EL MOVIMIENTO OSCILANTE. Se corregirán ruidos y vibraciones anormales del equipo. Esto indica que algo está mal, nos contactaremos con el fabricante para que nos informe de este tipo de problemas. Si el contacto con el proveedor no es posible, observaremos, analizaremos y verificaremos el equipo con precaución. Se propone revisar y cambiar si son necesarios los baleros, así como se reapretará la tornillería que los inmovilizan. 4.7. ENDEREZAR EL AMORTIGUADOR DE IMPACTO DEL CILINDRO PRINCIPAL Y APLICAR MANTENIMIENTO. El amortiguador de impacto esta doblado del vástago, se propone desdoblar y realizar pruebas de funcionamiento para ver que el amortiguador funcione de forma adecuada, al terminar de repararlo se deberá colocar en su posición original. 4.8. REALIZAR INSPECCIÓN Y APLICACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO A BAJA PRESIÓN PARA IDENTIFICAR LAS CONDICIONES DE FUGAS DE AIRE Y CAMBIAR MANGUERAS DAÑADAS. El mantenimiento que se propone realizar a las partes neumáticas consiste en la inspección y aplicación de aire comprimido a baja presión, con el fin de identificar las condiciones de fugas de aire, mientras el brazo robótico se encuentre en posiciones iníciales de trabajo, para poder diagnosticar donde se encuentran las fugas de aire, si son conexiones rápidas se propone apretar las tuercas de la conexión y volver a suministrar presión para corroborar que no persistan las fugas de aire, si la fuga de aire persiste se propone cambiar los tubos flexible dañados, al igual que las conexiones rápidas. 4.9. CAMBIAR LA UNIDAD FRL POR UNA NUEVA Y AJUSTAR EL SOPORTE A LA NUEVA. La unidad FRL se propone cambiarla porque la unidad original del equipo está dañada. La unidad del equipo contiene un soporte para fijar la unidad FRL, pero está 48 rota, la empresa en estos momentos no cuenta con recursos para adquirir el soporte nuevo, se propone adaptar a ese mismo una agarradera de lámina. 4.10. SUJETAR UN SOPORTE QUE GUÍA LAS MANGUERAS QUE SE ENCUENTRAN SUELTAS. El brazo robótico posee un soporte como guía para los tubos flexibles, este soporte se encuentra desatornillado de su lugar, se propone acomodarlo para que no interrumpa los movimientos del robot. 4.11. REALIZAR UNA INSPECCIÓN SIGUIENDO TODA LA RED ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA PARA IDENTIFICAR CABLES DAÑADOS. El mantenimiento que se propone realizar a la parte eléctrica consiste en inspeccionar la red eléctrica y electrónica para identificar cables rotos o cortados, además de realizar pruebas de funcionamiento con las electroválvulas. La pruebas consistieran en ver que cada electroválvula accione el cilindro correspondiente conforme al accionamiento manual, se propone tomar de referencia la NOM-001-SEDE-2012, específicamente el apartado de control de emergencia, en el cual hace mención a la interrupción inmediatamente del suministro de energía para evitar cualquier accidente en las pruebas, se propone instalar un dispositivo de interrupción de manera tal, que sea fácilmente reconocible y rápidamente operable, ya que el brazo robótico puede ocasionar cualquier accidente si no es manipulado de la forma correcta. 4.12. REALIZAR PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO A LOS 7 SENSORES CON LOS QUE CUENTA EL BRAZO Y CAMBIAR LOS SENSORES DAÑADOS. Se propone revisar el funcionamiento de los 7 sensores con los que cuenta el brazo, después de revisar su funcionamiento, se propone cambiar los sensores que se encuentren dañados. 49 4.13. PONER LETREROS Y LETRAS ORIGINALES DE LA MARCA DEL BRAZO. PINTAR EL CUERPO DEL BRAZO. Para terminar con el mantenimiento del brazo robótico se propone lijar cada una de las partes y limpiar el óxido con un trapo, las partes del brazo robótico que son de aluminio al igual que las mangueras y el modulo de las electroválvulas así como el módulo de distribución de presión se protegerán con papel periódico para pintar toda la base, mecanismos y el cuerpo del robot. 4.14. REALIZAR LAS PRIMERAS PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DE FORMA MANUAL. Una vez terminado el mantenimiento de las partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del HOP III, se propone realizar pruebas de funcionamiento. Dichas pruebas consistieran en conectar el brazo robótico a la red neumática, y ajustará la presión de trabajo a 5k/cm2 y controlaran las válvulas de forma manual para ver que el equipo realice los movimientos sin que presente ningún problema. Al terminar de estas pruebas de funcionamiento se propone continuar con la automatización del equipo. 4.15. AUTOMATIZAR CON EL PLC FESTO. Se propone realizar la automatización del brazo robótico con un PLC de marca FESTO, que fue solicitado a compras para el desarrollo del proyecto. 4.16 REALIZAR LAS PRIMERAS PRUEBAS DE FORMA AUTOMATIZADA. En este apartado se realizarán pruebas de funcionamiento de forma automatizada con el brazo robótico HOP III, utilizando un PLC FESTO que se solicitó en compras, en la empresa RCC S.A. de C.V. 4.17. INSTALAR EL BRAZO ROBÓTICO AUTOMATIZADO A LA MÁQUINA DE MOLDEO POR INYECCIÓN. Con ayuda del Ing. Anselmo Luna Guadarrama se acoplará el equipo de moldeo por inyección y el brazo robótico. 50 4.18. ANÁLISIS CAUSA RAÍZ DE LA INHABILITACIÓN DE BRAZO ROBÓTICO HOP III. Durante el desarrollo de las propuestas de habilitación y puesta a punto del brazo robótico HOP III fue indispensable elaborar algunos análisis del estado del equipo, para poder implementar el plan de mantenimiento para poder habilitar el HOP III. Se realizó una lluvia de ideas en el área de mantenimiento y se utilizó como apoyo para la realización de los siguientes análisis. Figura 27. Lluvia de ideas realizada con el personal de mantenimiento y producción. Componentes oxidadós No existen piezas de remplazo en el equipo No se tiene el conosimiento para abilitarlo Falta de algunos componentes Espacio insuficiente Brazo HOP III - a 550 inhabilitado No existe personal para automatizar el equipo Instalacion neumatica dañada Faltan componentes electricos No existia un plan de Mantenimiento Fuente: Elaboración propia. 51 El análisis que se realizo, fue al respecto de porque se encontraba inhabilitado el brazo robótico HOP III. A continuación se presenta el análisis empleando el método de los cinco por qué. PASÓ 1: ¿Qué está mal? ¿Qué necesita solución? ¿Cuál es el Problema? El brazo robótico HOP III –a 550 se encuentra inhabilitado. PASÓ 2: Defina el impacto del problema y descríbala brevemente: Mezcla de producto terminado con el desperdicio, pérdidas de tiempo, debido a que la máquina de inyección es más veloz que cualquier operación realizada manualmente. PASÓ 3: Determinar la Causa Raíz Pregúntese a usted mismo ¿Por Qué? ocurrió el problema, y repítalo cinco veces, cada vez que responda se acercará más a la Causa-Raíz: ¿Por qué? Fue expuesto a la intemperie ¿¿Por qué?? Se saco del área de producción ¿¿¿Por qué??? Falta de espacio y movimiento de equipo. ¿¿¿¿Por qué???? La empresa está en expansión ¿¿¿¿¿Por qué????? Falta de orientación para la manipulación de sus equipos PASÓ 4: Corrección, Acción Correctiva y Preventiva. Se realizará la implementación de mantenimiento a las partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del brazo robótico HOP III, consiste en la habilitación y automatización del el equipo. Indique el tipo de Acción tomada: Corrección Correctiva Preventiva 52 PASÓ 5: Verificación de Efectividad Defina si la acción tomada solucionó el problema en forma: Temporal Definitivo No se soluciono En el mismo análisis de la inhabilitación del brazo robótico HOP III, se elaboró un diagrama de Ishikawa para poder hallar las causas que originaron la inhabilitación del brazo robótico HOP III – a 550. En el diagrama se puede observar que la inhabilitación es debida al medio donde fue colocado el equipo, ya que al estar mucho tiempo en la intemperie ocasionó que las partes mecánicas del equipo se encontraran dañadas debido a que no se tenía un programa de mantenimiento del equipo. Figura 28. Diagrama de Ishikawa de la inhabilitación del equipo. Fuente: Elaboración propia. 53 CAPÍTULO V. APLICACIÓN Y VALIDACIÓN PRÁCTICA DE LA PROPUESTA DE MEJORA. ACTIVIDADES RESPONSABLE HORAS 5.1. CRONOGRAMA DEL DESARROLLO DE LA HABILITACIÓN Y AUTOMATIZACIÓNDEL BRAZO ROBÓTICO MODELO HOP III - a 550. Limpiar para remover todo el pigmento, grasa y polvo que se encuentre adherido al HOP III y sus componentes. José Luis Colín Cuadros. Hacer una base provisional para manipular el brazo robótico. José Luis Colín Cuadros. 16 Lijar el soporte de movimiento circular de 360° y partes que presentan oxidación. José Luis Colín Cuadros. 32 Pintar el soporte ya lijado para evitar la reaparición de oxidación. José Luis Colín Cuadros. 8 Dar mantenimiento a él modulo de movimiento de avance y retroceso (golpe patada). Realizar mantenimiento al rodamiento principal que realiza el movimiento oscilante. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. 25 FEBRERO MARZO ABRIL 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 P 4 % 4.40% R P 2.87% R P 5.74% R P 1.43% R 32 P 5.74% R 24 P 4.30% R 30 Enderezar el amortiguador de impacto del cilindro principal y aplicar mantenimiento. José Luis Colín Cuadros. Realizar inspección y aplicación de aire comprimido a baja presión para identificar las condiciones de fugas de aire y cambiar mangueras dañadas. José Luis Colín Cuadros. Apretar las tuercas las conexiones rápidas y cambiar conexiones dañadas José Luis Colín Cuadros. 20 Cambiar la unidad FRL por una nueva y ajustar el soporte a la nueva. José Luis Colín Cuadros. 24 Páginas 1 de 2. ENERO P 5.38% R 30 P 5.38% R P 3.59% R P 4.30% R 54 Sujetar un soporte que guía las mangueras que se encuentra suelto. 8 P 1.43% 32 R P 5.74% 30 R P 5.38% 40 R P 7.18% 16 R P 2.87% 40 R P 7.18% José Luis Colín Cuadros. 30 R P 5.38% José Luis Colín Cuadros. 40 R P 0% José Luis Colín Cuadros. 40 R P 0% José Luis Colín Cuadros. 40 R P 0% TOTAL DE HORAS 557 José Luis Colín Cuadros. Realizar una inspección siguiendo toda la red eléctrica y electrónica para identificar cables dañados. José Luis Colín Cuadros. Realizar pruebas de funcionamiento a las electroválvulas José Luis Colín Cuadros. Realizar pruebas de funcionamiento a los 7 sensores con los que cuenta el brazo y cambiar los sensores dañados. Acomodar cables y mangueras para dar una mejor presentación y colocarles cinchos. Poner letreros y letras originales de la marca del brazo. Pintar el cuerpo del brazo. Realizar las primeras pruebas de forma manual. Automatizar con el PLC FESTO. Realizar las primeras pruebas de forma automatizada. Instalar el brazo robótico automatizado a la máquina de moldeo por inyección. Páginas 2 de 2. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. José Luis Colín Cuadros. R TOTAL 78% ____________________________ APROBÓ ING.ANSELMO LUNA GUADARRAMA. 55 5.2. IMPLEMENTACIÓN DE MANTENIMIENTO AL EL BRAZO ROBÓTICO MODELO HOP III - a 550. Al inicio de este capítulo se muestra el cronograma con las actividades realizadas durante el proyecto. El procedimiento inicial para la implementación de mantenimiento a las partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del brazo robótico HOP III, fue limpiar para remover pigmento, grasa y polvo que se encontraba adherido al equipo y sus componentes. En la figura 29 a se observan las condiciones iníciales en las que se encontró el equipo, así como el área en la que permanecía el equipo estando fuera de servicio. Algunas características que presentó el equipo a simple vista son: Polvo sobre todo el brazo, grasa, elementos neumáticos desmontados, mangueras y cables de algunos sensores cortados y oxidación en la mayor parte del brazo robótico HOP III. Figura 29. Condiciones iníciales del brazo robótico HOP III. a b c Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. Se limpió para quitar tierra y aceite, así como se realizó una base provisional de madera donde se colocó el brazo en condiciones iníciales de fábrica, para tener acceso a cada una de sus partes y componentes (figura 29 b). El brazo cuenta con un mecanismo (figura 29 c). Para que este mecanismo tuviera movimiento se desmontó el cuerpo del equipo, y se lijo todo el óxido del mecanismo, se limpió, pintó y engrasó el mecanismo de la parte interna donde realiza el movimiento (figura 30). 56 Figura 30. Pasos del mantenimiento realizado al mecanismo de movimiento circular de 360°. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. Se aplicó mantenimiento al módulo de movimiento de avance y retroceso (golpe patada), esté movimiento es accionado para ajustar el módulo del cilindro vertical en donde se encuentra saliendo la mazarota. Presentaba suciedad, grasa en los rodamientos lo que ocasionaba que no se efectuará el movimiento (figura 31). Figura 31. Modulo de golpe patada antes y después de aplicar mantenimiento. Fuente: Imagen proporcionada por parte de la empresa Resinas Colores y Compuestos. Se realizó mantenimiento al rodamiento principal que realiza el movimiento oscilante. No presentaba funcionamiento irregular o ruidos cuando se realizaron pruebas de funcionamiento, se engraso para alargar el tiempo de vida útil del rodamiento (figura 32 a y b). El eslabón que realiza el movimiento oscilante del brazo, de sus vistas frontal y lateral se encuentra oxidado, a estas dos caras del eslabón se lijaron y se aplicó esmalte transparente para eliminar la reaparición de oxidación, ambas vistas no realizan ningún trabajo pero le dan mala presentación al robot. En la parte media del eslabón también presentaba oxidación, también se lijó y aplicó esmalte (figura 32 c). Figura 32. Rodamiento antes y después de haber aplicado mantenimiento. a b c Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. 57 Cuando es accionado el cilindro principal para tomar la mazarota, este amortiguador se quedaba atorado al momento de bajar el cilindro, para darle mantenimiento se desmontó el amortiguador de impacto de su lugar para enderezar y aplicar pruebas, al terminar de aplicar mantenimiento se realizaron pruebas con el cilindro (figura 33). Figura 33. Amortiguador de impacto, antes y después de aplicar mantenimiento. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. El mantenimiento que se realizó a las partes neumáticas fue inspección y aplicación de aire comprimido a baja presión, con el fin de identificar las condiciones de fugas de aire, mientras el brazo robótico se encontraba en posiciones iníciales de trabajo, se apretaron tuercas de conexiones rápidas que se encontraban flojas así como se realizó el cambio de tubo flexible de las partes que ese encontraban con fisuras o cortadas (figura 34). Figura 34. Partes donde se identificaron condiciones de fugas. a b c Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. La unidad del brazo robótico FRL contiene un soporte para colocar la unidad FRL, pero está roto, la empresa en estos momentos no cuenta con recursos para adquirir el soporte nuevo, se adaptó a ese mismo soporte, una agarradera de lámina y se cambio la unidad FRL por una nueva, ya que a la que se tenía está rota del vaso (figura 35). 58 Figura 35. Base que soportaba la unidad FRL del brazo robótico. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. Es soporte que acomoda la red de suministro de aire y cables se encuentra suelta, al igual que los cables, se acomodaron y el soporte fue sujetado a la parte superior trasera del robot para que no obstruyeran los cables el movimiento del robot (figura 36). Figura 36. Soporte que sirve de guía para las mangueras y cables de los sensores. Fuente: Imagen proporcionada por parte de la empresa Resinas Colores y Compuestos. El mantenimiento que se realizó a la parte eléctrica consistió en realizar una inspección siguiendo toda la red eléctrica y electrónica para identificar cables rotos o cortados, además de realizar pruebas de funcionamiento con las electroválvulas. La pruebas consistieron en ver que cada electroválvula accione el cilindro correspondiente conforme al accionamiento manual, se tomó de referencia la NOM001-SEDE-2012, específicamente el apartado de control de emergencia, en donde hace mención a la interrupción inmediatamente del suministro de energía para evitar cualquier accidente en las pruebas, no fue necesario instalar los dispositivos de interrupción gracias a que las electroválvulas se desenclavan automáticamente al dejar de accionarlas, con esto se cumple los requerimientos de este apartado de la norma, por ser fácilmente reconocible y rápidamente operable, ya que el brazo 59 robótico puede ocasionar cualquier accidentes si no es manipulado de la forma correcta (figura 37). Figura 37. Pruebas de funcionamiento de las electroválvulas. Fuente: Imagen proporcionada por parte de la empresa Resinas Colores y Compuestos. Después de corroborar que las electroválvulas funcionan correctamente se revisó el funcionamiento de los 7 sensores con los que posee el brazo, después de revisar su funcionamiento, 2 sensores se encontraron dañados, estos mismos sensores son los que presentaban cortado el cable. Estos sensores se solicitaron a compras y fueron remplazados por sensores inductivos nuevos (figura 38). Figura 38. Cables que se encontraron dañados. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. A los sensores que se encontraron dañados se cambiaron y se agregó una conexión rápida electrónica, para que a futuro si se llegase a dañar nuevamente este sensor, solo se desconecte y se conecte el nuevo sensor sin tener que quitar los cinchos que guían toda la red de cables de los sensores. 60 Se acomodaron todos los cables, tubos flexibles y se sujetaron para dar una mejor presentación al mantenimiento realizado en el equipo y evitar que le impidieran al brazo realizar los movimientos (figura 39). Figura 39. Antes y después de acomodar los cables. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. Para terminar con el mantenimiento del brazo robótico se lijaron cada una de las partes del equipo y se limpio el óxido con un trapo, las partes del brazo robótico que son de aluminio al igual que las mangueras y el módulo de las electroválvulas así como el módulo de distribución de presión se protegió con papel periódico para pintar toda la base, mecanismos y el cuerpo del robot (figura 40). Figura 40. Vista de las partes con oxido y empapelado del equipo para pintarlo. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. 5.3. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Una vez terminado el mantenimiento al equipo, se realizaron pruebas de funcionamiento. Dichas pruebas consistieron en conectar el brazo robótico a la red neumática, ajustando la presión de trabajo a 5k/cm2 y manipular las válvulas de forma manual, para ver que el equipo realizara los movimientos y corroborar que el 61 equipo ya no tiene ningún problema de funcionamiento. Cabe mencionar que las últimas actividades que son: Automatizar con el PLC FESTO, la realización de las primeras pruebas de forma automatizada y la instalación del brazo robótico automatizado a la máquina de moldeo por inyección, no fueron realizadas. Fue solicitado el PLC FESTO a compras pero la empresa Resinas Colores Compuestos S.A. de C.V, no contaba con recursos para concluir el proyecto debido a que se encuentra en expansión y realizo una fuerte inversión para equipos y nueva maquinaria de moldeo por inyección. Con respecto a la situación anteriormente mencionada el proyecto terminó en la habilitación y prueba de funcionamiento manual de brazo robótico HOP III – a 550. Las acciones correctivas que estuvieron a mi alcance fueron desempeñadas conforme a un plan de trabajo, y me di a la tarea de entregar el equipo en estado operativo a un 78%, como se observa en mi cronograma de actividades realizadas y las siguientes fotografías, donde se aprecia el equipo después de aplicar el mantenimiento, y algunas pruebas de funcionamiento (Figura 41). Figura 41. Pruebas del brazo robótico en forma manual. Fuente: Imagen proporcionada por la empresa Resinas Colores y Compuestos. 62 RESULTADOS. Se planeo la habilitación y la realización de pruebas prácticas de forma manual del brazo robótico modelo HOP III - a 550 para apoyo en el proceso de inyección de plástico, en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V. Respecto al segundo objetivo específico se le dio mantenimiento general y mantenimiento individual a cada uno de sus componentes y partes del brazo robótico modelo HOP III – a 550, así también como a su control eléctrico y neumático. Se realizaron dos diagramas de Pareto, donde se pone de manifiesto el resultado de la intervención realizada en el equipo HOP III (figura 42 y 43). El comparativo se hizo respecto a los meses de Febrero y Abril, en dos momentos en que la el brazo robótico HOP III fue puesto en funcionamiento, antes y después de haber realizado mantenimiento y al concluir con el cronograma de actividades. La tabla siguiente muestra las 5 fallas principales que el brazo robótico presentaba en el mes de Febrero y el mes de Abril, y ver así la diferencia de los resultados antes y después de la habilitación del equipo (tabla 2). Tabla 2. Frecuencias de fallas en los meses de Febrero y Abril. Frecuencia FALLAS FUGAS DE AIRE AMORTIGUADOR DE IMPACTO SE ATORA MORDAZA NO CIERRA MODULO GOLPE-PATADA, SE ATORA CILINDRO PRINCIPAL NO BAJA TOTAL DE INSPECCIONES FRECUENCIA FRECUENCIA DE FALLAS DE FALLAS EN FEBRERO EN ABRIL 30 0 10 8 0 1 7 5 60 1 2 60 Fuente: Elaboración Propia. 63 Figura 42. Diagrama de Pareto del mes de Febrero. Fuente: Elaboración Propia. Figura 43. Diagrama de Pareto del mes de Abril. Fuente: Elaboración Propia. Los diagramas de Pareto que se muestran anteriormente ponen de manifiesto que las acciones tomadas en la habilitación y automatización del brazo robótico HOP III reflejan una mejora a la hora del funcionamiento del equipo. 64 CONCLUSIONES. Se planeó la habilitación y automatización de un brazo robótico HOP III - a 550 para apoyo en el proceso de inyección de plástico, en la empresa Resinas Colores y Compuestos S.A. de C.V, con base en las normas NOM-020-STPS-2011 y NOM001-SEDE-2012, los manuales de operación y los principios de automatización industrial, con el fin de mejorar el proceso en el área de producción de la empresa. Se documentó el proyecto con información aplicable a la reparación y automatización del brazo robótico HOP III - a 550, para que permitiera ponerlo a funcionar en el proceso de moldeo por inyección de plástico. Se elaboró un plan de mantenimiento general y específico a cada una de sus partes mecánicas, neumáticas, eléctricas y electrónicas del brazo robótico. Se implementó mantenimiento al brazo robótico modelo HOP III - a 550. Se automatizó el brazo robótico Modelo HOP III - a 550 a un 78%. 65 RECOMENDACIONES. Es importante dialogar y retroalimentarse como equipos de trabajo acerca de la maquinaria y refacciones que se va a tener en servició, para evitar situaciones como esta donde el equipo se deja fuera de servició y se dejan a la intemperie donde muchos equipos pueden descomponerse al sufrir oxidación y ser víctimas de canibalismo industrial, y poder evitar así esta circunstancia en equipos posteriores. El área de mantenimiento industrial debe proporcionar y acomodar sus equipos en áreas donde se mantengan libres de la intemperie para mantener sus equipos para proyectos posteriores donde se puedan utilizar y no se afecte así el proceso y operación de estos. Es importante guardar cada una de las piezas de un equipo que sirve para evitar la búsqueda de los componentes faltantes en toda la empresa o tener que comprar estas refacciones y generar así un gasto extra a la hora de utilizarlo nuevamente. 66 ANEXOS I. Figura 44. Bocetó de una máquina de moldeo por inyección. Fuente: Sánchez, S. (2002). Moldeo Por Inyección . México: Limusa S.A. De C.V. 67 ANEXO II. LAS SIETE HERRAMIENTAS. Las herramientas deben su nombre a Kaoru Ishikawa, quien las recopiló para dotar a los operarios japoneses de armas apropiadas para luchar contra los problemas que afectaban a la calidad de las empresas. Estas herramientas son siete técnicas simples. Estas herramientas son las siguientes:  DIAGRAMA DE PARETO El principio de Pareto se enuncia diciendo que el 80% de los problemas están producidos por un 20% de las causas. Entonces lo lógico es concentrar los esfuerzos en localizar y eliminar esas pocas causas que producen la mayor parte de los problemas. El diagrama de Parito no es más que un histograma en el que se han ordenado cada una de las "clases “o elementos por orden de mayor a menor frecuencia de aparición. Se utiliza para visualizar rápidamente qué factores de un problema, que causas o qué valores en una situación determinada son los más importantes. Figura 45.Ejemplo de diagrama de Pareto. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia.  DIAGRAMA DE CAUSA-EFECTO, DIAGRAMA DE PEZ O DIAGRAMA DE ISHIKAWA Se utiliza para relacionar los efectos con las causas que los producen. Por su carácter eminentemente visual, es muy útil en las tormentas de ideas realizadas por grupos de trabajo y círculos de calidad. El funcionamiento es el siguiente, según los participantes van aportando ideas sobre las causas que pueden producir los efectos y se van registrando en el diagrama. 68 Figura 46.Ejemplo de diagrama de Pareto. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia.  HISTOGRAMA El histograma es muy útil porque permite visualizar una tabla de datos mostrando el aspecto de su distribución. Puede presentarse colocando en orden las frecuencias absolutas o frecuencias relativas. Figura 47. Ejemplo de histograma. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia.  ESTRATIFICACIÓN Clasifica los datos en grupos con características semejantes. A cada grupo se le denomina estrato. La clasificación tiene por objeto el identificar el grado de influencia de determinados factores o variables en el resultado de un proceso. Figura 48. Ejemplo de diagrama de Estratificación. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia. 69  CHECK LISTS O LISTA DE VERIFICACIÓN Un checklist bien diseñado es una herramienta fantástica para evitar olvidos y asegurarse que las cosas se hacen de acuerdo con un procedimiento rutinario establecido. Una variante es el diseño de formularios adecuados que faciliten la recogida de los datos que se analizarán posteriormente. Otros están diseñados con motivos que recuerdan la tarea realizada, por ejemplo recogen el plano del avión y se tachan los lugares que correspondan a los pasajeros que ya han embarcado, etc.  DIAGRAMA DE DISPERSIÓN Un diagrama de dispersión consiste simplemente en representar pares de valores para visualizar la correlación que existe entre ambos. Naturalmente estos datos podrán ser objeto de análisis estadísticos por procedimientos más sofisticados, pero muy frecuentemente esta imagen visual suele ser suficiente para orientar el problema. Es preciso resaltar que la correlación no implica causalidad. Figura 49. Ejemplo de diagrama de dispersión. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia.  GRÁFICOS DE CONTROL Los gráficos de control nacieron en los laboratorios de la AT&T en los años 20. Se utilizaron en la industria para el control de procesos de fabricación durante la II Guerra Mundial y fueron una de las causas del éxito norteamericano. Posteriormente decayó su utilización y finalmente renació su empleo masivo de la mano de los japoneses. La exposición detallada de los gráficos de control rebasa el objetivo de este curso. 70 Figura 50. Ejemplo de diagrama de dispersión. Fuente: Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia. ANEXO III. LEY DE OHM Hay una relación fundamental entre las tres magnitudes básicas de todos los circuitos, y es: Es decir, la intensidad que recorre un circuito es directamente proporcional a la tensión de la fuente de alimentación e inversamente proporcional a la resistencia en dicho circuito. Esta relación se conoce como Ley de Ohm. Es importante apreciar que: 1. podemos variar la tensión en un circuito, cambiando la pila, por ejemplo; 2. podemos variar la resistencia del circuito, cambiando una bombilla, por ejemplo; 3. no podemos variar la intensidad de un circuito de forma directa, sino que para hacerlo tendremos que recurrir a variar la tensión o la resistencia obligatoriamente. También debemos tener claro que: Cuando resolvemos problemas de la ley de Ohm tendremos que saber despejar cada una de las variables en función de cuál sea la incógnita que nos pregunten. Figura 51. Ejemplos de ley Ohm. Fuente: Magnitudes eléctricas. 71 Anexo IV. ENERGÍA: Es todo aquello que puede originar o dar existencia a un trabajo. Es la capacidad que posee la materia para producir calor, trabajo en forma de movimiento, luz, crecimiento biológico, etc. Por materia se entiende cualquier cuerpo sólido, líquido y gaseoso existente. POTENCIA: Siempre que se produzca una transformación de energía en cualquier sistema, elemento mecánico o eléctrico se utiliza el concepto de potencia. Se denomina potencia a la cualidad que determina la mayor o menor rapidez en realizar un trabajo. Es la velocidad con la que se obtiene dicho trabajo. Se entiende por magnitud a la duración de cada uno de los distintos fenómenos físicos. La magnitud se mide a través del segundo. Se establece entonces, que potencia, es la cantidad de energía absorbida o de trabajo efectuado en la unidad de tiempo. TRABAJO: Trabajo es el resultado del valor de una fuerza, aplicada sobre un cuerpo, por el valor del espacio recorrido por dicho cuerpo. Para que exista el trabajo debe cumplirse necesariamente con la condición de desplazamiento. Además, existirá trabajo siempre que una fuerza desplace su punto de aplicación. FUERZA: Es la consecuencia de la existencia de la energía. A través de la fuerza se hace posible el cambio de estado de reposo o movimiento de los cuerpos, o de deformarlos temporal o permanentemente. Permite provocar aceleraciones positivas o negativas en los cuerpos. METROLOGÍA: La metrología incluye la medición de todas aquellas propiedades que se determinen mediante la unidad de longitud, como por ejemplo distancia, posición, diámetro, redondez, rugosidad, etc. La longitud es una de las siete magnitudes base del Sistema Internacional de Unidades (SI). 72 Anexo V. TABLAS DE CONVERSIÓN DE UNIDADES. 73 TABLAS DE CONVERSIÓN DE UNIDADES. 74 GLOSARIO. AIRE COMPRIMIDO: Se denomina comprimido el aire que se encuentra a una presión superior a la atmosférica; esta condición del aire se obtiene mediante bombas o compresores. MAZAROTA: Se refiere al paso a través del cual se introduce el material líquido o fundido, y el exceso de material que se forma. Durante las operaciones de moldeo de plástico, el material en el canal se solidifica y se debe quitar de la pieza acabada. FLUCTUACIÓN DE PRESIÓN: Se llama fluctuación a los cambios periódicos en el número de individuos de una población. INERCIA: Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras la fuerza neta sea igual a cero, o la resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él. HARDWARE: Se refiere a todas las partes tangibles de un sistema informático; sus componentes son: eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos. Son cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado. SISTEMA DE DOSIFICACION: Es un Fijador la cantidad de sustancia que debe ingerirse en cada toma o proceso. HUSILLO: Es un tipo de tornillo largo y de gran diámetro, utilizado para accionar los elementos de apriete tales como prensas o mordazas, así como para producir el desplazamiento lineal de material. 75 BIBLIOGRAFÍA. Ámerica, Y. (2002). Manual de operación HOP -a 550. United States: Yushin Ámerica. America, Y. (12 de Marzo de 2013). Yushin America. Recuperado el 12 de Marzo de 2013, de Robots: http://www.yushinamerica.com/en/robots/sprue-picker/n-hop-g450550-650-750-900-detail Grupo Industrial Polisol. (2008). Manual De Calidad. México: Grupo Industrial S.A de C.V. Piedrafita, R. (2004). Ingenieria de la Automatización Industrial 2a Edición Ampliada y Actualizada. México: Alfaomega. Pino, J. T. (2006). Robótica Industrial. Brasil: Alfaomega. Sánchez, S. (2002). Moldeo Por Inyección. México: Limusa S.A. De C.V. Training, P. (2010). Tecnlogía Neumática Industrial. Jacareí, Brasil: Apostilla. Ruiz, A. (2009). Herramientas de calidad. Madrid: Pontificia. 76