Proyecto mezcladora automatica

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Universidad Nacional da Asunción
Facultad Politécnica
Trabajo de Investigación
Sistema Automatizado de Mezcladora para la Elaboración de
Pinturas por colores
Área de grado: ControlAutomático 2
Profesor:Ing. Felipe Chena Coronel
Integrantes:
 Milner Steven Desvars Navarro.
 Yan Claude Bajac Figueredo
 Agustín Gleria
San Lorenzo – Paraguay
2015

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Índice:
 Descripción del proyecto
 Justificación
 Marco Institucional
 Finalidad del proyecto
 Objetivos
 Objetivos generales.
 Objetivos Específicos
 Metas
 Beneficiarios
 Productos
 Localización física y cobertura espacial
 Especificación de actividades y tareas
 Métodos y procedimientos utilizados
 Determinación de los plazos
 Determinación de los recursos necesarios
 Recursos humanos
 Recursos materiales
 Cálculo de los costosdeelaboración
 Administración del Proyecto
 Indicadores de Evaluación
 Factores externos condicionantes o pre-requisito para el logro
de los efectos e impacto del proyecto
 Bibliografía
 Anexo

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Marco Teórico
Descripción del proyecto
El software automático del mezclador está diseñado para la mezcla de diversas
variedades de colores de pinturas, es un dispositivo que demuestra el control,
seguridad y variedad para los procesos de mezcla mediante controles sencillos de
temporizadores manuales establecidos, sensores y aplicación de electroválvulas y
motor. El problema para asegurar la mezcla de pinturas, consiste en encontrar un
mecanismo óptimo que lleve al sistema de una mezcla mecánica a una mezcla
automática y sincronizada en un tiempo fijado para la mezcladora, de manera tal que
no se sobrepasen los valores a los cuales el sistema está acotado. Además, el sistema
debe ser capaz de detectar sobreponerse a perturbaciones externas.
La mezcla de dos pinturas cuyos colores son diferente, debe estar operando por 5
segundos de prueba, con un error en estado estable de +-60%, es decir, que debe
encontrarse en un intervalo permitido de 5 seg a 5,6 segundos.
Para resolver el problema, asociamos al sistema un mecanismo temporizado
automático, sistema diluyente para la limpieza de la mezcladora y un sensor foto
cromático para asegurar la tonalidad del color procesado durante la mezcla.
Los datos recopilados a través de sensores de nivel y circuitos electrónicos digitales
con sus respectivas configuraciones con llevan a la aplicación del PLC 226 Siemens
S-2 para los contenedores, aplicaciones a las electroválvulas, calentamiento de las
resistencias, y monitoreo del sensor foto cromático.
Este prototipo es especialmente adecuado para la fabricación óptima de la mezcla
contra malgasto de uso eléctrico de la mezcladora en un tiempo no redundante y mal
procesamiento de las pinturas mezcladas, la garantía del sistema nos brinda mayor
estabilidad en duración y control del trabajo del operario.
Imagen1: Imagen de la producción local (pinturas envalsadas)

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Justificación
En la fábrica de pinturas MONTANA posee una infraestructura actualizada y
moderna con respecto a la implementación de tecnología en mezcladora, sistema de
seguridad óptimo de la planta, además brindan servicios con excelencia en la
elaboración y distribución de calidad en productos como pintura. Véase en el anexo1.
En determinados estudios dentro de un campo de investigación se resume un alto
consumo de energía eléctrica, donde sobrelleva gastos muy considerados que
desafían a la administración de la fábrica. Debidos a las posibles causas de
necesidades de mayor recurso humano para la supervisión , donde efectúa las 18hs el
trabajo del sistema de mezclado esto es debido a una investigación con el servicio
nacional de distribución de electricidad lo cual se estima una pérdida del 25 % del
total considerable de potencia empleada durante las horas de prueba . Por tanto, se
propone el diseño de un prototipo capaz de optimizar y verificar la distribución de
contenedores para el proceso de mezclado optimo en una sección como posible
solución al problema citado anteriormente, con el propósito de disminuir el masivo
desperdicio de mal procesamiento de mezcla y malgasto de energía eléctrica y
establecer un temporizador necesario cuando se presencia en la mezcladora por un
lapso de periodo determinado.
También cabe resaltar que el prototipo no estará limitado a la configuración, debido a
que se utilizara un PLC S2- siemens (véase en el anexo 2) compatible en
programación KOP Y AWL para el PLC siemens s7-1200, sino que estará enfocado
al control de voltaje para la atenuación de las velocidades de la mezcladora
enfocados en la calidad de la mezcla como producto de excelencia, por lo que será
posible reducir el monitoreo y supervisión humana que ocupe mayor tiempo e
incluso mejorara la calidad de la tonalidad del color por medio de un sensor foto
cromático de la fábrica para la instalación a una determinada sección donde la
coordinación le asigne. En estos propósitos se garantiza una mayor eficiencia y Alta
calidad moderna en la
producción de pinturas
a nivel Nacional e
internacional
Imagen2: Logotipo

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Marco Institucional
La fábrica de pinturas MONTANA Implementa un sistema de proceso de fabricación
y distribución de pinturas procesadas en tonalidades de colores variadas. Donde
garantiza una excelente calidad en sus productos a sus respectivos clientes,
contribuyendo además con el medio ambiente y al comercio de la industria nacional.
No provee asesoría técnica para la realización de este proyecto, sus esfuerzos están
destinados al mejoramiento de la organización a una mejor calidad y excelencia en
fábrica. A nivel Industrial la fábrica cuenta con 2 PLCs S7-1200 en constante
funcionamiento (en periodo de 18hs)
Finalidad del proyecto
Con el desarrollo de este dispositivo, se pretende:
 Disminuir el consumo excesivo de electricidad implementado por las
mezcladoras de la fábrica.
 Contribuir al mejoramiento de la distribución y ubicación de las reservas y
mezclas de las pinturas
 Mejorar la calidad de conservación y seguridad de las pinturas en sus óptimas
tonalidades
Objetivos
a) Objetivos generales
Diseñar un método de programación automatizado para la fabricación de
pinturas mediante un sistema eficiente para el control de la mezcladora,
cuya principal función es el procesamiento y mezcla de diversas
tonalidades de colores para la producción nacional.
b) Objetivos específicos
 Examinar los criterios de distribución eléctrica de las mezcladores
actuales
 Diseñar y montar un prototipo de prueba como la mezcladora
automatizada con la temporización de 5 a 6 seg
 Desarrollar pruebas de ensayo para determinar el funcionamiento del
prototipo bajo condiciones diferentes.

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Metas
 Mantener la distribución de pinturas en contenedores adecuados a
través de las electroválvulas con la supervisión de un personal, de tal
manera que el receptor humano perciba la calidad del calentamiento
de pintura preparado para ser procesados y mezclados.
 Proveer las pinturas de la fábrica Montana y evaluar las condiciones
de estado mediante los sensores implementados por cada contenedor
para realizar la mezcla deseada
 Disminuir de 15% al 6% del consumo de energía eléctrica en uso de
mezcladoras a producción local yrecursos humanos para el trabajo
y supervisión de la mezcla y brindar conocimiento del estado de los
mismos
Beneficiarios
Con la implementación del software para la mezcladora automatizada serán
beneficiados directamente la administración económica de la fábrica, reduciendo el
consumo considerado energía eléctrica y recursos humanos como supervisión por
cada sección de pinturas ,así para disminuir el costo de pago mensual/anual a dichas
empresas y tiendas distribuidora nacional.
En forma indirecta, se beneficiarán los empleados, la coordinación y los
consumidores, ya que al implementar la mezcladora automatizada resultaría una
solución más rápida en términos de proceso de fábrica de tonalidades de pintura por
cada sección.
Productos
Uno de los productos que se realiza, adjunto al proyecto principal, como una guía de
manejo del producto de la mezcladora automatizada. Para una enseñanza optima de
aplicaciones del producto dirigido a los principales usuarios como los operarios,
además se estima que por las características de elaboración, será posible producir
más 1.500.000 litros por año, de manera tal a lograr las metas y así disminuir el
consumo de electricidad y tiempo operario por cada mezcladora implementada.

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Localización física y cobertura espacial
El sistema desarrollado para la fabricación se ubica en un taller local, equipado con
las herramientas necesarias para su fabricación y montaje.
La fábrica de pintura Montana, nos ayudan con la realización de estudios en un
campo de investigación para determinar exactamente el comportamiento de las
mezcladores y conservación de los contenedores de pinturas, cuando presentan la
estabilidad de su propio funcionamiento para llegar a la optimización deseada.
Para la implementación de prueba agregamos el PLC Siemens 226 en 2
contenedores donde hay 5 electroválvulas cuyos accesos están implementadas
con los controles programados en el PLC, el sensor foto cromático
incorporado al final del contenedor de mezcla procesada, así para la
visualización del resultado de las pinturas , a través del PLC se hace la
configuración flexible y fácil que
podría ser aplicado en cualquier
contenedor de pintura fabricada a
nivel nacional o internacional, ya
que el sistema tiene la capacidad de
temporizar en un intervalo dado,
independientemente de la variación
de corrientes externas en otras
instalaciones eléctricas.
fabrica luego para su proceso de
compatibilida con el TIA PORTAL
Imagen3: portada de la fachada de la Fabrica
Imagen 4: ubicación gps Direccion: Acceso Sur c/ Cruce Ypané - Villeta
Departamento Central

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Especificación de actividades y tarea
Objetivo
Especifico
Actividades Tareas Recursos
 Examinar los
criterios de
distribución
eléctrica de las
mezcladores
actuales
Análisis del
proceso de
distribución y
coordinación del
sistema eléctrico
de la fábrica,
mediante la
recaudación de
datos provistos
por la empresa y
asesoría técnica la
fábrica de
pinturas
 Identificar las
posibles causas
del alto
consumo de
energía eléctrica
 Obtener datos
administrativo
del sistema y
procesamiento de
mezcla por
contenedores
 notebook
 Instrumentos de
medición de
voltaje y amperaje
 Recursos
económicos
 Diseñar y montar
un prototipo de
prueba como la
mezcladora
automatizada con
la temporización
de 5 a 6 seg
Diseñar y
construir los
sensores de nivel
,as aplicaciones
de las
electroválvulas e
instalación de la
mezcladora
electrónico para
la detección de
un cuerpo
presente
 Diseñar los
sensores
 Montar la
simulación
 implementar el
PLC 226 S2-
SIEMENS
 Herramientas
técnicas de
electrónica
 Componentes y
materiales
electrónicos
 Taller de prueba
 Implementar y
ensayar los
sensores.
 Desarrollar pruebas de
ensayo para determinar
el funcionamiento del
prototipo bajo
condiciones diferentes.
Implementar y
ensayar del
prototipo
Compatibilizar el
modelo KOP Y
AWL con el
modelo industrial
PLC S7-1200
 Estudiar y
realizar el
primer del
sistema
Mezclado
 analizar el
comportamiento
de las pinturas
con respecto al
lapso de tiempo
controlada
 Planilla de
registros de
incidentes
 Herramientas
técnicas de
electrónica.

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Métodos y procedimientos utilizados
La primera etapa del proyecto incluyó el análisis del tema propuesto, el proceso de
mezcla en las elaboraciones de los productos, las variables a controlar y las utilidades
del sistema.
La técnica empleada previamente al diseño del sistema fue la revisión bibliográfica,
con el objetivo de desarrollar el sustento teórico y el estudio del marco normativo
correspondiente. Esto con la intención de garantizar la adecuación del prototipo a la
fábrica de pinturas MONTANA.
El diseño del circuito se realizó mediante cálculos comprobados con las
características eléctrico del sistema de distribuidor de la ANDE en el que deben
proporcionar la potencia y el voltaje para evitar inconvenientes de cortes y
sobrecarga para el funcionamiento de la caja de control programable y los demás
equipos , asi para PLC 226 (prototipo compatible para el PLC s7-1200 en
programación KOP y AWL), aplicando los sensores de niveles en estados máximo o
llenado (ON) o mínimo o vacio (OFF) de contacto por medio de unas mallas de
alambre de alta resistencia en calentamiento y conductividad eléctrico conectado al
sistema del PLC mediante el circuito como unidad de control.
Véase en el anexo 3 el montaje del sensor.
Para el diseño de la mezcladora automatizada se utilizó el software MicroWin y
PCsimul. Cuya Programación y diseño del temporizador se utilizó el modelo KOP
para el sistema y simulación de los temporizadores estableciendo los siguientes
ítems:
Imagen5: Declaracion de Variables
Véase en el anexo 4 la configuración KOP diseñado.

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Para el PLC se implementa el diseño de la unidad de control, se utilizaron varias
simulaciones del software como componentes electrónicos, tales como
temporizadores, circuitos
secuenciales y combinacionales
(contadores, compuertas lógicas,
comparadores, entre otros) y
memorias.
El control del proceso fue llevado
a cabo por la unidad de control, el
cual posee una interface de
entrada que muestrea la señal de
entrada del sensor de nivel de
líquido suficiente para llevar a
cabo la distribución y arranque
motor de la mezcladora un
temporizador estable; el sistema
también posee una configuración
del lapso de tiempo, que se
encarga de recibir la señal de
impulso ingresada por el usuario y
mantener el periodo real de la
atenuación del trabajo motor para
la mezcladora en valores
aproximados a la misma.
Imagen8;GRAFCET
Determinación de los plazos

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Determinación de los recursos necesarios
 Recursos humanos
El proyecto requirió de la participación de dos alumnos de la Carrera de Ingeniería
en Electrónica capacitados en control de automatización .donde ellos se encargaron
del Diseño del Circuito Lógico y prueba de este mismo con Software de Simulación
y la recopilación de datos, diseño del hardware y del contenedor.
Para el honorario laboral el costo en mano de obra profesional se estima unos 600
USS mensual y para la taza de ingeniería se estima unos 15USS (dólares la hora), por
lo tanto en 2 meses resulta 1200 USS
 Recursos materiales
Los recursos materiales necesarios para el desarrollo del prototipo están detallados en
el cálculo de los costos de elaboración.
Para resaltar los componentes principales del prototipo electrónico se menciona el
PLC 226 S2-Siemens para el diseño de la unidad de control y temporizador de la
mezcladora
Con la empresa siemens y MK Everest trabajamos por los sensores y Electroválvulas
efectiva para la malla metálica de contacto con elementos químicos de la pintura,
adicionalmente se utilizan diluyentes químicos para la limpieza de los toldos y la
mezcladora misma exclusivamente para la reutilización de diferentes recursos
materiales para la diversidad de diferentes tonalidades,
Aplicaciones de Componentes electrónicos digitales a los circuitos tales
especificados en la tabla 3.

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Cálculo de los costos de elaboración
Un estudio se pudo dar una estimación de los costos de elaboración y ejecución del
proyecto. En las tablas 1 ,2 y 3 se describen inversión en herramientas, equipos y
programas e insumos para su elaboración. Los detalles de elaboración del
presupuesto se pueden encontrar
Tabla1. Herramientas
Componentes
Precio Unitario
(USS) Cantidad Precio(USS) Precio(Gs)
Destornilladores 1 5 5 23000
Pinzas 8 1 16 33600
Fuente de alimentación
regulable 12 1 12 55200
Fijador 8 1 8 36800
TOTAL 41 148600
Tabla 2. Equipos y programas
Componentes
Precio Unitario
(USS) Cantidad Precio(USS) Precio(Gs)
PLC 226 S2-Siemens 100 1 100 510000
Multímetro 50 1 50 230000
Soldador 15 2 30 138000
Computadora 500 1 500 2300000
Fuente adaptador PLC 226 45 2 45 230000
TOTAL 625 3408000
Tabla 3. Insumos para la elaboración
Componentes Características Cantidad Total(USS) Total(Gs)
Electroválvulas 12v, 220v 5 45 147200
Tanques metalico 25cm de dia 3 15 82000
Mezcladora Metal antioxidante 1 30 175000
Resistencia Calefactoras
de niquel-cromo
compactadas 2 20 110000
Motor DC 24W 1 50 275000
Pinturas Variedades
Rojo, Azul y Verde ½
litro (Prueba) 3 15 75000
TOTAL 152,54 800000

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Administración del Proyecto
El proyecto estará bajo la supervisión del Prof. Ing. Felipe Chena, el coordinador del
grupo es Yan Claude Bajac, estudiante de ingeniería en electrónica con énfasis en
Mecatrónica, que se encarga de realizar el montaje del circuito y las pruebas de
ensayo y error mediante la simulación por computadora con la supervisión al equipo
multidisciplinario compuesto por Milner Steven Desvars y Agustin Gleria,
estudiantes de ingeniería en electrónica con énfasis en Mecatronica, encargados del
diseño del sensor y de realizar los cálculos preliminares a la simulación KOP del
PLC 226 en la Fabrica Industrial Pinturas Montana.
Indicadores de Evaluación
La efectividad del funcionamiento del prototipo electrónico será medida en base a la
evaluación que realizaron los encargados de servicio técnico y mantenimiento, que
calificaran los siguientes parámetros:
 Porcentaje de consumo mensual de energía eléctrica de la fabrica
 Temporizador de La mezcladora
 Diferencias entre tiempo estimado y tiempo real del sensor de nivelador
 Comprobación de la Tonalidad de la pintura Procesada.
 Eficacia de seguridad y mantenimiento
El registro de fallas se analizará estadísticamente de manera tal que el prototipo siga
en continuo desarrollo y mejoramiento, y así asegurar la fiabilidad y adecuarse a la
demandada según varíe a través de los años.
Factores externos condicionantes o pre-requisito para el logro
de los efectos e impacto del proyecto
El sensor foto cromática utilizada para la corroboración de las tonalidades de los
colores de las, donde no se encuentra disponible en el mercado local, por lo que es
necesario adquirir los mismos del exterior. Debido a esto la adquisición al
suscribirse como comprador habitual a la Everest Ingeniera MKT que se encargan
de importar el módulo al Paraguay en un determinado stocks de 70 unidades.

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Conclusiones Generales
El desarrollo del software cumple muchas funciones y actividades serviciales a a la
fábrica de pinturas Montana S.A. Cuyas funciones implementan un mejor servicio y
facilidad en el manejo y procesamiento de la elaboración de pinturas, evitando varios
inconvenientes y retrasos, disminuyendo así el porcentaje del error humano y
mejorando la agilidad de atención y servicio a la empresa misma y operadores
profesionales de la fábrica.
Una de las ventajas más evidentes son el conteo de préstamos que brinda
información a los análisis estadísticos por temporada y el mejoramiento ágil en temas
de control de estado presente por cada sección de mezcla y volumen de
contenedores por tonalidad, es decir con este prototipo y simulación software
resultara más fácil controlar la mezcla eficaz entre las pinturas para su respectiva
venta a los clientes.
Concluyendo así el software propuesto enfocado a la captura rápida de datos se
convirtió en una herramienta útil de apoyo a los operarios y obreros, a pesar de las
limitaciones técnicas y compatibilidad, el sistema podrá detectar la tonalidad por
cada pintura diferentes debido a que el código desarrollado en el sensor misma para
la unidad de control (PLC),. El circuito fue enteramente desarrollado con circuitos
Con el software y posee gran versatilidad en programación , ya que puede ser
aplicado para la identificación y temporización automático de artículos, cualquiera
sea la finalidad de los mismos.
El sistema en su totalidad fue de diseño propio, basado en las ideas de los
integrantes del grupo, y en las necesidades encontradas en el entorno a nivel nacional
e internacional.
Recomendaciones:
Basada en la experiencia misma de este proyecto, cabe resaltar la importancia de la
programación de los autómatas mismos para las aplicaciones industriales y llegar a
una optimización misma que genera empleo y oportunidades para el desarrollo del
proyecto y la industria misma, adicionalmente el equipo podría contar con más
desarrollo laboral y optimización a otras industrias donde se recomienda mayor
capacitación en cada ámbito para mejorar la producción nacional a nivel mercado
nacional e internacional

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Bibliografía
[1] BENNETTS, Roger Gilbert. Introduction to digital board testing.
1982.
[2] ConcepciónPérez Conde. Sensores fotocromaticos 1996.
[3] Pagina Web oficial Montana S.A
http://www.pinturasmontana.com.py/ (14/04/2015)
[4] TOCCI, R.J y WIDMER N.S (2003) , Sistemas digitales: Principio y
aplicaciones (8va ed), Mexico: Pearson Educación.
[5] Manual de uso PLC226
http://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Do
cuments/S7200-CAT.PDF
[6]Steps 7 Micro win s200
http://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/sof
tware/steps7_s7200/pages/step7microwinparas7-200.aspx (2001)
[7] www.datasheetcatalog.com (13/03/2015)
[8] PLCs Siemens Catalogue http://w3.siemens.com/mcms/industrial-
automation-systems-simatic/en/plc-control-system/pages/default.aspx

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Anexos
1. Imagen fábrica de
pintura Montana
,reserva de pinturas en
contenedores
2. Imagen.Diagramade diseñodel proyecto
3.
Imagen.
Fachada
mas
aproximada

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5- Imagen. Mezcladoras de las fabricas
6- Imagen. Caja Contoladora (PLC BOX)

18
7. Imagen. Programacion KOP

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