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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA ZONA METROPOLITANA DE GUADALAJARA
Proyecto: MONTACARGAS AUTOMATIZADO.
Presenta: Adolfo Salazar González Fernando Morales Toscano Francisco Javier Ureña Castro
Tlajomulco de Zúñiga Jal., Abril 2013
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA ZONA METROPOLITANA DE GUADALAJARA
Mecatrónica
Proyecto: Montacargas Automatizado.
Presenta:
Adolfo Salazar González Fernando Morales Toscano Francisco Javier Ureña Castro
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA ZONA METROPOLITANA DE GUADALAJARA
Mecatrónica
Proyecto: Montacargas Automatizado.
Presenta:
Adolfo Salazar González Fernando Morales Toscano Francisco Javier Ureña Castro
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I Índice Agradecimientos
I
Capítulo I Introducción
III
Capitulo II Antecedentes
IV
Misión
V
Visión
V
Valores
V
Capitulo III Problemática y descripción del proyecto Objetivo del proyecto
VIII IX
Capitulo IV Marco Teórico Motores DC
XI
Trasmisión por medio de cadenas
XII
Transmisión por bandas
XII
Llantas Baterías
XVII XVIII
Sensores
XIX
Relevadores
XXI
Microcontrolador
XXII
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Acero
XXVI
Esparrago
XXVII
Diodo
XXVIII
Resistencia
XXIX
Baquelita
XXX
Capítulo V Desarrollo de proyecto Parte mecánica
XXXIII
Parte electrónica
XXXVII
Parte de potencia
XXXIX
Programación
XLII
Costos
XLIV
Conclusiones
XLVII
Bibliografía
XLVII
Capítulo VI
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AGRADECIMIENTOS Agradezco a mis profesores que colaboraron con la realización de este proyecto, al profesor José Antonio Antonio Gómez castellanos castellanos por ayuda en el tema de electrónica, electrónica, al profesor Roberto Ibarra por su ayuda en el teme de mecánica. Agradezco a mis compañeros que estuvieron día a día apoyando en todo momento para que el proyecto fuera dando resultados.
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CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN: La realización de esta memoria técnica trata de la construcción de un montacargas con el cual se pretende incrementar el rendimiento en la industria, ya que el vehículo automatizado tiene la capacidad de moverse en su propio eje, aumentando la capacidad de los almacenes, asimismo decrementar la mano de obra. La idea de la creación del proyecto surgió tras la necesidad de ver que más de la mitad del espacio de los almacenes era utilizado para los pasillos, ya que estos tenían que ser muy amplios para que el operador del montacargas convencional maniobrara sobre el almacén. La construcción se desarrolló en las instalaciones de la Universidad Tecnológica de la Zona Metropolitana de Guadalajara, ubicada en Santa Cruz de las Flores. Con ayuda de los profesores comenzó una investigación sobre las especificaciones, cualidades y defectos de los bólidos de 4 llantas, al ubicar los componentes, se presentaron varias ideas para mejorar el carro automatizado. El proceso de construcción se dividió en 2 partes, la mecánica y la eléctrica. En la parte mecánica se procedió a la elección de los materiales, previendo la resistencia de estos. Se instaló los sistemas mecánicos que harían posible el movimiento del montacargas, el sube y baja del elevador en el chasis previamente diseñado de una manera aerodinámica. La segunda parte a su vez se subdividió en 3 fases: potencia, eléctrica y de control. Potencia: en esta fase se montó la batería que alimentaria los motores, sensores y controlador. Eléctrica: se colocaron los sensores, se cableó y se energizó. Control: aquí se eligió el microcontrolador que sería utilizado para tomar las decisiones del autómata.
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CAPÍTULO II
ANTECEDENTES
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ANTECEDENTES: El montacargas es un vehículo contrapesado en su parte trasera, que ―mediante dos horquillas― puede transportar y apilar cargas generalmente montadas sobre tarimas o palés. El primer prototipo de montacargas fue creado por Waterman en 1851. Se trataba de una plataforma unida a un cable. Este modelo inspiró a Otis a inventar el ascensor, un elevador con un sistema dentado, que permitía amortiguar la caída del mismo en caso de que se cortara su cable. Tiene dos barras paralelas planas en su parte frontal, llamadas «horquillas», montadas sobre un soporte unido a un mástil de elevación para la manipulación de las tarimas. Las ruedas traseras son orientables para facilitar la maniobra de conducción y recoger las tarimas o palés. Es de uso rudo e industrial, y se utiliza en almacenes y tiendas de autoservicio para transportar tarimas o palés con mercancías y acomodarlas en estanterías o racks. Aguanta cargas pesadas que ningún grupo de personas podría soportar por sí misma, y ahorra horas de trabajo pues se traslada un peso considerable de una sola vez en lugar de ir dividiendo el contenido de las tarimas por partes o secciones. Su uso requiere una cierta capacitación y los gobiernos de distintos países exigen a los negocios que sus empleados tramiten licencias especiales para su manejo. Es un vehículo pesado de acero u otro metal, que está elaborado con una plataforma que se desliza por una guía lateral o vertical rígida o bien por dos guías rígidas paralelas. Puede ser movido por distintos tipos de motores: motor diésel, motor eléctrico, motor de combustión interna accionado por GNC (gas natural comprimido), motor de combustión interna accionado por GLP (gas licuado de petróleo). Los motores de tipo diésel son sensiblemente más contaminantes, especialmente cuando no dispone de elementos de purificación de partículas. Sin embargo, una carretilla de gas natural comprimido produce combustiones mucho más limpias y posee una autonomía mayor que las eléctricas, el depósito se vuelve a llenar en tres minutos, siempre en función de la cilindrada del motor, del régimen de trabajo y del volumen del depósito de gas comprimido. Los costes de mantenimiento, por norma general, son mucho más económicos en un vehículo eléctrico, pues existen menos elementos de desgaste como filtros, aceites y correas, por citar algunos. La vida útil de la batería viene dada como norma general a partir de 1500 ciclos de trabajo. Además, las últimas tecnologías en materia de propulsión a partir de motores de accionamiento basados en corrientes alternas trifásicas, minimizan todavía más los costes frente a los tradicionales motores DC.
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.
Misión Desarrollar un sistema inteligente de distribución de materias primas y sub productos dentro de una industria por medio de sistemas de carga autónomos. Brindar a nuestros clientes nuestros servicios para agilizar sus procesos de transporte de materiales dentro de la empresa y para ahorrar tiempo y dinero.
Visión Desarrollar un prototipo para poder darnos a conocer en las empresas. Que nuestros vehiculos estén presentes al menos en 2 empresas en las cuales estemos asesorando para la instalación de los sistemas para el correcto funcionamiento de nuestro producto.
VALORES
Responsabilidad Honestidad Respeto Tolerancia
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CAPÍTULO III
PROBLEMÁTICA Y DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
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PROBLEMÁTICA Con el estudio e investigación de campo en la industria, resulto que los montacargas actuales eran un problema, ya que presentaban un porcentaje muy elevado de accidentes de parte de los conductores. Así como un gasto para manteniendo de los montacargas. Así como también existe u problema en el tamaño y distribución de los espacios donde funciona un vehículo, el sistema funciona con la mitad del espacio disponible para los anaqueles y la otra mitad para el movimiento del automotor.
Definición del proyecto El montacargas automatizado es un vehículo con un sistema de uñas que eleva material a diferentes alturas de un lugar a otro, todo esto de una forma autónoma, pudiendo decidir a través de varios sensores, si el material que trasporta va a un almacén o a otro. Además el montacargas viene con motores eléctricos permitiendo que el sistema de trasmisión gire en su propio eje, con esto se pretende reducir el espacio que se deja para el movimiento del autómata y aumentar el espacio para el almacén de materia prima. Al ser un vehículo automatizado se incrementaran las ganancias de la empresa ya que reducirá los gastos del conductor, así como los gastos del mantenimiento, y por supuesto este podrá trabajar 24 horas al día sin necesidad de descanso.
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OBJETIVO DEL PROYECTO Realizar el diseño completo del bólido tanto de los sistemas eléctricos, de control y potencia, así como los sistemas mecánicos. Con los diseños completos realizar un estudio de materiales para la construcción del vehículo, para seleccionar los mejores materiales que le permitan funcionar óptimamente y que sean económicos. Construir un prototipo para ser mostrado ante los potenciales clientes, así como realizar un estudio de mercado de cuáles podrían ser las empresas que necesitasen más este sistema. Mostrar el producto a diferentes empresas.
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CAPÍTULO IV
MARCO TEÓRICO Y DESARROLLO DEL PROYECTO
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MOTOREDUCTORES DC
Voltaje de operación recomendado: 3 a 12 VDC. Características aproximadas: A 5 -7000 -40mA sin carga., 600 -Torque 10 gm*cm. A 12 -15,500 -70mA sin carga., -Torque 22 gm*cm. atrancado. Peso: 18g Dimensiones en mm
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mA.
Amp.
volts: RPM. Atrancado. atrancado. volts: RPM. Atrancado.
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TRASMISIÓN POR MEDIO DE CADENAS
Transmisiones por cadena.
Este tipo de transmisiones trabajan de acuerdo con el principio de engranaje. En las transmisiones por cadena que tienen el esquema de transmisión flexible abierta, el lugar de las poleas lo ocupan ruedas dentadas, a las que se llama ruedas de estrella o simplemente estrella y en vez de la cinta flexible tenemos una cadena. En estas transmisiones el engrane tiene lugar entre los dientes de la estrella y los eslabones de la cadena. Dichas transmisiones se emplean cuando las distancias entre los ejes son considerables (hasta 4 m). La potencia de estas transmisiones alcanza 5000 CV. La máxima relación de engranaje es igual a siete. Las referidas transmisiones poseen una relación de engranaje constante y elevado rendimiento, cuya magnitud alcanza 0,98. En caso en que las velocidades sean medias o pequeñas en las máquinas herramienta, máquinas transportadoras, máquinas agrícolas, etc. Transmisión por husillo y tuerca. Este tipo de transmisión consta de un husillo (tornillo) y una tuerca y sirve para transformar el movimiento de rotación en el de traslación. Estas transmisiones según sean sus aplicaciones se dividen en las de avance y en las de carga. Se llaman de avance los husillos que sirven para desplazar, a veces con mucha precisión, distintas partes de una máquina herramienta o de un instrumento de medida. Un ejemplo que viene al caso es el husillo guiador del carro longitudinal de un torno. Se llaman husillos de carga los que se emplean para vencer considerables esfuerzos. Un ejemplo de este caso es el husillo de un gato o de una presa de tornillo. Los husillos de avance deben reunir requisitos de exactitud de fabricación y elevada resistencia al desgaste. Los de carga deben ser resistentes. Este tipo de transmisiones se caracteriza por su construcción sencilla, elevada exactitud de fabricación, propiedad de autofrenado y bajo rendimiento.
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TRASMISIÓN POR BANDA
Una banda es un elemento flexible capaz de transmitir potencia que sienta en forma Ajustada sobre un conjunto de poleas o poleas acanaladas. Cuando se utiliza para reducir de velocidad, como en este caso, la polea acanalada más pequeña se monta en el eje de alta velocidad el cual estará acoplado a un motor eléctrico AC síncrono Torque normal, La polea de mayor ira acoplada a un eje central como se muestra en la siguiente ilustración. En este eje central trasmite la potencia, por medio de un conjunto de engranajes helicoidales y rectos, a otros dos ejes los cuales irán acoplados a un molino de bolas y a una mezcladora de cemento respectivamente. Cálculo de transmisión por banda
Se supone que la maquinaria, en este caso tanto la mezcladora de cemento, como el molino de bolas operaran los 6 días de la semana, por consiguiente se tiene que:
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1.1 Cálculo de potencia en el motor. Con los datos de operación de maquinaria y teniendo en cuenta las eficiencias de los componentes mecánicos presentes en los ejes, determinamos la potencia en el eje S1 o eje central.
Donde:
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Por consiguiente la potencia del motor se determina de la siguiente manera.
1.2 Cálculo relación de transmisión por banda. A continuación se procede a determinar la relación de transmisión por banda, de la siguiente manera.
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Remplazando el valor hallado anteriormente para la relación de transmisión por banda se obtiene el siguiente valor para la relación de transmisión por engranajes rectos.
Por consiguiente determinamos las Rpm de la polea inducida de la siguiente manera.
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LLANTAS
Las Ruedas Industriales están diseñadas para cubrir una gran variedad de aplicaciones industriales. No importa cuál sea el tipo de Industria, son diferentes opciones de Ruedas Industriales que cumplan con las especificaciones de su dispositivo o plataforma. En el caso de Ruedas Industriales para plataformas de carga, es muy importante tomar en consideración si las plataformas serán movidas manual o mecánicamente y el peso que van a transportar para facilitar su maniobrabilidad.
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Cuentan con los tipos de rodamientos o baleros adecuados para que su desempeño sea siempre óptimo.
BATERIA 24V
Las Baterías SunXtender AGM son baterías plomo-ácido reguladas por válvula, sin mantenimiento. Diseñadas para aplicaciones de ciclo profundo, de apoyo y fotovoltaica Características del producto: - Bornes de aleación de cobre para conexión eléctrica mejorada - No tiene bornes de plomo expuestos; este cambio fue introducido para mejorar la seguridad medioambiental y para la salud. - Los bornes de rosca están empotrados para evitar cortocircuitos en las conexiones de la batería. - La nueva cubierta tiene un diseño plano sin protuberancias o válvulas de purga expuestas. - Asas de transporte incorporadas, excepto las PVX-490T, PVX-560T, y PVX2240T - Paredes de la caja reforzadas para reducir abombamientos - Caja y cubierta de copolímero de polipropileno de gran dureza - Construcción regulada por válvulas y completamente sellada Electrolito inmovilizado estanco al ácido - No requiere mantenimiento, no hay que rellenarla nunca con agua - Los separadores de cojín absorbente de vidrio (AGM, por sus siglas en inglés)
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microporoso retienen el electrolito. - Válvulas de seguridad antirretroceso de llamas reguladas por presión Componente de sistema listado por UL - Placas positivas: placas de aleación propia de plomo y calcio, placas negativas: plomo y calcio - Bajo coeficiente de autodescarga, aprox. 1 % a mes a 25 ºC - Opera dentro de un amplio rango de temperatura de -40 a +72 ºC - Clasificada como ”batería estanco” para el transporte acorde a DOT HMR49, no contiene materiales peligrosos Datos técnicos Concorde Sun Xtender: Modelos de 12 V PVX-890T Dimensiones: 328 mm x 172 mm x 228 mm (L x An x Al) Peso 28.2 kg Capacidad nominal Coeficiente 1 hora 55 Coeficiente 2 horas 70 Coeficiente 4 horas 72 Coeficiente 8 horas 79 Coeficiente 24 horas 89 Coeficiente 48 horas 95 Coeficiente 72 horas 98 Coeficiente 120 horas 102 Coeficiente de carga de corriente constante en Amp: 4 25A tiempo de descarga en mín 80% 126 min Nominal 158 min SENSORES
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Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.. CARACTERISTICAS DEL SENSOR •
•
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•
•
•
•
•
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de medida máximo esperado. Offset o
desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset . Linealidad o correlación lineal. Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada. Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser
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condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor. •
Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano. Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.
RELEVADORES
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.
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Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores". ESTRUCTURA El electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos hagan una conexión. Estos contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente fluya entre los dos puntos que cerraron el circuito.
MICROCONTROLADORES Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.
Características
Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o mas Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS ( Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bit, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.
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Esquema de un microcontrolador Los micro controladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (vd. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de micro controladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc... Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM/FLASH, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los micro controladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidores de analógico a digital, 2 temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por
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instrucciones de procesadores especializados. Los modernos micro controladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los micro controladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería. Familias de micro controladores
Los micro controladores más comunes en uso son:
Empresa
8 bits
12 14 bits 16 bits bits
32 bits
64 Observa bit ciones s
Atmel AVR Freescale 68HC05, 68HC08, (antes Moto x 68HC11, HCS08 rola)
X
68HC12, 683xx, 68HCS1 x x 68HC16 2,68HCSX12
Hitachi, Ltd H8
x
X
x
x
x x
x
X
MCS96, x MXS296
x x
x
X
x
x x
Holtek
HT8
Intel
MCS-48 (familia 8048) MCS51 (familia 8051) 8xC251
National Se COP8 miconductor
x
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Microchip
Familia 10f2xx
NEC
78K
Parallax ST
ST 62,ST 7
Texas Instru TMS370, MSP430 ments Zilog
Z8, Z86E02
Silabs
C8051
ACERO
Familia Fam 12Fxx, ilia 16Cxx 12C y 18Cxx y xx 16Fxx 18Fxx dex de de 1416 bits 12 bits bits (PIC16 F87X)
x x
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Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto). Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre. El hierro se produce silicato de calcio, llamado también escoria. El hierro y la escoria se separan por gravedad, ya que la escoria es menos densa y flota sobre el metal. El Acero es una mezcla de metales(aleación) formada por varios elementos químicos, principalmente hierro y carbón como componente minoritario(desde el 0,25% hasta el 1,5% en peso). El acero inoxidable se caracteriza por su alta resistencia a la corrosión. Es una mezcla de metales(aleación), formada por hierro p. Los cuatro tipos principales de acero inoxidable son: 1. Austenitic: es el tipo de acero inoxidable más usado, con un contenido mínimo de níquel del 7%. 2. Ferritic: tiene características similares al acero suave pero con mejor resistencia a la corrosión. El contenido en cromo varia del 12% al 17% en peso.3. Duplex: Es una mezcla del ferritic y austenitic. Incrementa su resistencia y ductilidad. 4. El acero inoxidable de Martensitic contiene cromo entre el 11 hasta el 13% , es fuerte y duro y resistencia moderada a la corrosión.
ESPARRAGO
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Se cuenta con la especificación ASTM A193 que menciona:
A) Sí requiere fabricar un esparrago grado B7 se puede utilizar un acero aleado de medio carbono como el A.I.S.I 4140 Tratado ó Recocido. Nota= Para este tipo de piezas, pueden comprar de preferencia Recocido (R) para que sea más rápida la fabricación, pero también les puede servir el Tratado (T). Hasta este punto ¿usted cree que cumple así con el requisito A193?
Pues NO; porque también se debe dar un tratamiento térmico de temple y revenido con un rango de dureza de 27 / 31 RHC. De esta forma se cumple con las siguientes propiedades mecánicas: •
Resistencia a la tracción de 125,000 ( psi) mínimo
•
Resistencia a la fluencia o cedencia 105.000 ( psi) mínimo
B) Sí requiere fabricar un tornillo con especificación S.A.E. grado 2 ( j-429) y grado 5.8 ( j-1199) astm grado a -307 ” B”, se sugiere un acero 1018; con dureza 80 / 100 rb el grado 2 mientras que el grado 5.8 la dureza sería de 70 / 100 rb. Así reuniría las siguientes propiedades mecánicas: •
Resistencia a la tracción. grado 2 ( psi)
74,000 ( psi) y el grado 5.8 60,000
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•
Resistencia a la cedencia o fluencia grado 2 5.8 36,000 ( psi)
53,000 ( psi) y el grado
DIODO
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán. Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa.
RESISTENCIA
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Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el sistema internacional es ohm, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Esta ley enuncia de la siguiente manera: "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su resistencia"
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. La resistencia de cualquier objeto depende de su geometría y de su coeficiente de resistividad a determinada temperatura: aumenta conforme es mayor su longitud y disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal.
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Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:1
Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios. Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor . Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo. BAQUELITA
Características •
Elevada rigidez dieléctrica. Excelente resistencia mecánica.
•
Buenas propiedades eléctricas.
•
Elevado poder aislante y gran resistencia a la humedad.
•
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•
Resistente al alcohol, tetracloruro de carbono, hidrocarburos aromáticos y petróleo.
•
Difícilmente inflamable.
•
Soporta los 110 o C.
Aplicaciones • •
•
Aislante eléctrico. Aplicación mecánica en distintas maquinarias, motores eléctricos, radio, ... Aislamiento de alta tensión para transformadores en baño de aceite y al aire.
•
Pértigas, protección de tornillos.
•
Soportes para carretes.
PROPIEDADES BAQUELITA Unidad
Planchas
Peso específico
-
1,35 - 0,05 1,15 - 1,30 1,25 - 1,40
Clase térmica
0
E 120
E 120
E 120
Absorción de agua en 1,5 mm. mg
200
-
-
Absorción de agua en 3 mm.
mg
260
-
-
Absorción de agua en 10 mm. mg
550
-
-
C
Tubos
Barras
Resistencia a la flexión
N/mm2
120
100
100
Resistencia a la tracción
N/mm2
100
50
50
Resistencia a la compresión
N/mm2
220
50
80
Resistencia al impacto
Kj/m2
16
-
15
Rigidez dieléctrica perpendicular
Kv.
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20
-
Rigidez dieléctrica paralela
Kv.
40
25
10
36
Tangente d 50 Hz
-
0,050
-
CAPITULO V
DESARROLLO DEL PROYECTO
-
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El montacargas se desarrolló en 3 fases, las cuales se muestran a continuación: Primera etapa: FASE MECANICA Primeramente se realizaron estudios para saber qué tipo de material se utilizaría para el chasis, a partir de esta investigación de resistencia de materiales, se llegó a la conclusión que se utilizaría solera de acero de media pulgada, asi quedo el chasis:
Después de que el chasis estaba listo se procedió a montar las llantas, previamente se decidió montar un sistema de tracción por medio de cadenas del motor a la llanta.
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El motor funciona a 12v, y tiene una reducción que permite 9 kg de torque al momento de girar.
Se montaron 2 transmisiones con motores independientes, con esto se obtuvo la ventaja de poder girar 180 grados sobre su propio eje, trayendo muchos beneficios con este sistema.
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Los ejes que se utilizaron en la llanta y motor fueron espárragos ya que este permitía una alineación perfecta, por medio de tuercas y contratuercas se sujetaron las catarinas y las llantas para evitar que se salieran o se movieran, una ventaja de esto es que se puede desmontar todo el sistema de transmisión con rapidez. Para que las llantas rodaran sin tanta fricción, todos los ejes tienen baleros, con esto se redujo el consumo de corriente eléctrica de 2 amperes a menos de .5 amperes. Una vez se probó el sistema de trasmisión, y que el montacargas avanzara hacia atrás y hacia delante, aun lado y a otro, se realizó el sistema de elevación. Con el sistema de elevación se colocaron dos barras paralelas, en donde se colocó por medio de baleros una corredera, la cual cuenta con una banda, que está unida por medio de un engrane a un motor de 12 volts con reductor, produciendo así 20 kg de torque.
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Por otra parte la corredera sujeta las uñas que hacen la función de transportar el material.
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Cuando se probó que el sistema de elevación funcionaba y las uñas subían y bajaban, se pintó y se dio por terminada la etapa mecánica del montacargas, quedando de la siguiente manera:
Segunda etapa: FASE ELÉCTRICA Esta fase tiene tres componentes principales: el controlador, la caja de relevadores, y los sensores.
El controlador: Se elaboró en una el circuito donde se colocaría el pic16f84a, el cual se utilizaría para a partir de las señales de los sensores, activar los diferentes motores.
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Los materiales que se utilizaron fueron: un portapics, baquelita, tira de pines macho, soldadura, cautín, cristal de cuarzo, capacitores, resistencias.
La caja de relevadores Esta es la encargada de a partir de las señales que le mande el pic16f84a mandar voltaje al respectivo motor así como invertir el giro de motores.
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Para la caja de relevadores se utilizó: relevadores, resistencias, diodos rectificadores, transistores, tira de pines macho, clemas.
Sensores: En sensores se utilizó un seguidor de línea, el cual es el encargado de hacer que el montacargas camine, además se hizo el controlador de este sensor.
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Para los sensores se utilizó: sensores cyt40, resistencias, potenciómetros, leds, amplificadores operacionales, tira de pines macho.
Tercera etapa: FASE DE POTENCIA En esta etapa se tomó la decisión de manejar voltajes independientes para cada una de las etapas eléctricas, al hacer esto se decidió utilizar 4 pilas independientes. La primera una pila de 9 volts, la cual sería utilizada para que todos los sensores utilizados funcionaran.
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La segunda pila y la tercera pila también de 9 volts se utilizaron para el microcontrolador y la caja de relevadores.
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Por último se utilizó una batería de 12volts para energizar todos los motores utilizados en el montacargas.
Una característica a mencionar es que se utilizó un integrado para estabilizar el voltaje de los sensores, microcontrolador y caja de relevadores dando un voltaje continuo de 5 volts.
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Una vez que el montacargas estuvo funcionando en sus tres fases, se llevó a la última etapa la cual consiste en la programación del microcontrolador, esto se realizó en lenguaje ensamblador, este programa es el más importante ya que dependiendo de que tan bien este hecho el montacargas funcionara bien o no. Este es un fragmento del programa: PROCESSOR 16F84A; #INCLUDE
; PANCHO
EQU 0X0C
PANCHA
EQU 0X3C
DELAY_1
EQU 0x0D
DELAY_2
EQU 0x0E
DELAY_3
EQU 0x0F
START
EQU 0X1C
MOVERSE
EQU 0X2C
ELE
EQU 0X3C
RENAW REX
EQU 0X1D
EQU 0X2D
DUAL EQU 0X3D RENAW_1 SAT
EQU 0X1E
EQU 0X2E
RETRO
EQU 0X3E
CONF ORG 0; BANKSEL TRISA MOVLW b'11111'; MOVWF TRISA; MOVLW b'11000000'; MOVWF TRISB
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BANKSEL PORTA MOVLW
B'11000000'
MOVWF
PORTB
INICIO
;PRIMEREA PARTE DEL MONTACARGAS, PIEZA 2 CALL RETARDO; CALL RETARDO; CALL RETARDO; CALL RETARDO; MOVLW
ANDWF ABAJO
B'00100'; ACCION DE PEIZA 1 PORTA,W; FILTRAR PARA SABER SI EL ELEVADOR ESTA
MOVWF
MOVERSE;
MOVLW
B'00100';
SUBWF
MOVERSE,W;
CHECAR SI EL ELEVADOR ESTA ABAJO
CALL RETARDO; CALL RETARDO; BTFSS
STATUS,Z;
GOTO INICIO; GOTO EMPEZAR;
EMPEZAR
SI NO ESTA ABAJO SI SI ESTA ABAJO
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MOVLW
B'11000000';FILTRAR PARA SABER CUAL PEIZA ES
ANDWF
PORTB,W;
MOVWF
START;
MOVLW
B'01000000';CHECAR SI ES PEIZA 1
SUBWF
START,W;
BTFSS
STATUS,Z;
GOTO PIEZA_2?; GOTO PIEZA_1;
Cuando se tuvo el proyecto listo se procedió a realizar un inventario, para deducir el monto de la inversión para el prototipo y estos fueron los resultados arrojados:
Motor con reductor 12 v (3x)
$ 200
Rueda de 3” (4x)
$ 40
Batería 12 v 7A
$ 300
Sistema de control
$ 1000
Cableado
$ 200
Sensores
$ 200
- capacitivo - radiofrecuencia -ópticos Estructura
$ 1200
Sistema de elevación
$ 200
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CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES DEL PROYECTO
