Tesina

PROYECTO “DISEÑO, FABRICACIÓN E INSTALACIÓN DE MÓDULOS DIDÁCTICOS PARA EL DESARROLLO DEL LABORATORIO DE MECATRÓNICA CON ENFOQUE AL DESARROLLO DE HABILIDADES DE PLC, INSTRUMENTACIÓN Y MICROCONTROLADORES EN LA UNIVERSIDAD TÉCNOLOGICA DE TAMAULIPAS NORTE”

REPORTE DE ESTADÍA PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN: MECATRÓNICA PRESENTAN:

ERNESTO POSADAS MENDOZA

CD. REYNOSA, TAMAULIPAS.

ABRIL 2009.

I. Dedicatoria

El presente proyecto lo dedico a todas aquellas personas que fueron fuente de apoyo para su realización,. A los docentes que compartieron sus conocimientos y señalaron nuestros errores para lograr culminar este proyecto. A mi madre Graciela Mendoza Eufrasio y a mi padre Ernesto Posadas Mercado es por ellos, por quien termine esta carrera, por su cariño y amistad que siempre me han brindado pero sobre todo por su confianza y por su constante apoyo en las buenas y en las malas. A todos los alumnos especialmente los de la carrera de mecatrónica, para que no se den por vencidos ya que todo ser humano es capaz de lograr lo que se proponga, y que recuerden que no existe obstáculo más grande que la mediocridad y el pesimismo. En general agradezco a mi Dios por darme la fortaleza, paciencia y capacidad para lograr mis metas con éxito.

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II. Agradecimientos.

Agradecemos a nuestros docentes, ya que sin ellos no podríamos haber realizado este proyecto, a los directivos por la confianza que nos dieron para la realización de este proyecto y tambien por el capital que sin el seria muy difícil el término de este laboratorio mecatronico.

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III. Resumen.

Se pondrá en marcha la realización de un proyecto en la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TAMAULIPAS NORTE, el cual consiste en la instalación de un laboratorio multifuncional de practicas para la aplicación de conocimientos técnicos adquiridos por los alumnos de la carrera de Mecatrónica esto para las diferentes materias, tal como, de circuitos eléctricos, neumática, instrumentación y controladores lógicos programables. De acuerdo con el director de carrera se llego a la conclusión de que es una de las principales herramientas para eliminar la problemática de falta de espacios donde los estudiantes desarrollen sus habilidades y también tengan más opciones en donde los grupos puedan estar organizados. Una vez en marcha será de gran utilidad a la especialidad, ya que estará diseñado en base a lo que un técnico mecatrónico debe saber.

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Índice 1.

Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1

Antecedentes de la empresa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2

Antecedentes del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

1.3

Definición del problema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.4

Justificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5

Objetivo. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

1.6

Limitaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.7

Delimitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.

Análisis de fundamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

3.

Fabricación de laboratorio Multifuncional mecatronico. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1

Modificación de mesas de trabajo . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2

Fabricación de base para fuente de poder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.2.1

Fabricación de los bastidores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2.2 Instalación de manifold a bastidores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5

3.3

Instalación del compresor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 21

3.4

limpieza del laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4.1 Pintura del laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4.2 Mesas de trabajo y bastidores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.5

Colocación del prime. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.5.1

Habilitación de paneles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . .28

3.6

Instalación eléctrica para el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.6.1 Suministro para las mesas de trabajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.6.2 Método para el ahorro de Energía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 3.7

Neumática. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.8 Instalación de equipo de computo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 3.9 Limpieza e instalación de Rack. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 3.10 Colocación de paneles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 3.11

instalación de Televisión y DVD en el laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.12 Inventario de la gaveta del laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 4.

Resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

5.

Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

6.

lista de anexos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

7.

Biografías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60

8.

Glosario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63

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1. INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes de la empresa

Historia de la Universidad Tecnológica de Tamaulipas A partir de las experiencias de modalidades educativas de duración corta en países como Francia, Japón, Alemania, Estados Unidos y Canadá, el gobierno federal, en coordinación con los gobiernos estatales, inicia en 1991 la construcción del Subsistema de Universidad Tecnológicas. En México estas instituciones educativas imparten programas, cuyo principal atributo es desarrollar las destrezas de una profesión. En 1991 se crearon las primeras tres Universidades Tecnológicas. Actualmente el Subsistema de Universidades Tecnológicas cuenta con más de 60 universidades tecnológicas distribuidas en 25 entidades federativas. Como parte del plan de desarrollo Estatal 1999-2004 se establece la creación de cinco universidades tecnológicas en los municipios de ciudad Victoria, Reynosa, Matamoros, Nuevo Laredo y Altamira.

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Los estudios de prefactibilidad arrojaron como variable la creación de 4 universidades tecnológicas. La Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, inicia operaciones provisionales en Agosto del 2000, en unas instalaciones ubicadas en la zona centro de la ciudad.

1.2 Antecedentes del problema.

La falta de laboratorios didácticos de mecatrónica en la Universidad Tecnológica de Tamaulipas norte para el desarrollo del alumnado. Así como también no se cuenta con suficiente equipos para elaborar las prácticas y los horarios no se prestan para su utilización de las diferentes carreras. Para ello la creación del laboratorio multifuncional que contara para realizar las practicas de las materias a tratar.

1.3 Definición del problema

La universidad cuenta con 24 laboratorios de los cuales solo 5 pertenecen a la especialidad de Mecatrónica. Estos son insuficientes para la cantidad de alumnos de esta carrera, ya que no se puede exceder el número de ocupantes.

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1.4 Justificación

El laboratorio contara con 4 mesas de trabajo las cuales tendrán 4 paneles respectivamente, en los que se montaran los equipos e instrumentos necesarios para facilitar el trabajo que se llevara a cabo, ofreciendo un área para cada materia y depositando las herramientas en diferentes paneles, cubriendo con esto la necesidad de equipo e instalaciones de laboratorio para el desarrollo sustentable de cada TSU.

1.5 Objetivo

Se busca facilitar el aprendizaje entre los alumnos de la carrera de Mecatrónica. Para esto se proporciona las herramientas necesarias para la elaboración de la parte práctica del programa. De las materias: PLC, neumática, instrumentación, microcontroladores. Esto se logra, brindando un mejor desarrollo en el alumno de sus habilidades practicas, cubriendo sus necesidades con la utilización de equipo e instalaciones de dicho laboratorio.

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1.6 Limitaciones

Básicamente nos encontramos con limitaciones que es espacio para la instalación de más equipos en las mesas de trabajo, lo que llevo a la distribución equitativa de los elementos de trabajo. Con la entrega del material a tiempo para trabajar en el laboratorio de mecatronica ya que no fácilmente se podría encontrar el materia en nuestra ciudad y se tenia que comprar en otras ciudades vecinas o en el interior de la republica y Estados Unidos.

1.7

Delimitaciones

El laboratorio esta diseñado para cubrir

las necesidades de los

planes de trabajo para la carrera de Mecatrónica. Ayudara al alumnado al desarrollo amplio en las diferentes materias que se llevaron acabo en la carrera. Se le facilitara al docente el desarrollo de prácticas en diferentes materias vistas en la carrera.

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2. Análisis de fundamento.

Por

principio

se

hará

una

investigación

sobre

las

necesidades del laboratorio de mecatrónica, a fin de tener los módulos didácticos para el desarrollo de habilidades de PLC,

instrumentación

y

microcontroladores,

lo

cual

se

propone lo siguiente: 1.- Hacer una investigación de todo lo necesario que se utilizara en el laboratorio mecatronico. 2.- Analizar las limitaciones del laboratorio de mecatrónica. 3.- Investigar si es factible contar con este laboratorio de mecatrónica. 4.- Estudiar la posibilidad de construir varios módulos didácticos para la implementación de prácticas de PLC´s, instrumentación y microcontroladores.

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Al realizar los estudios de los puntos anteriores se llegó a los resultados siguientes: •

Se realizo la investigación de lo necesario en el laboratorio de mecatrónica sacando una lista de materiales y equipos que se usaran para la realización del laboratorio de mecatrónica, entre algunas cosas de la lista son: ptr material para la fabricación de los módulos didácticos, también la compra de varios equipos para el uso en las practicas como: PLC´s, multímetros, botones, lámparas, osciloscopios, fuentes de poder, computadoras, etc.

•

Las limitaciones, básicamente nos encontramos con limitaciones de espacio para la instalación de las mesas de trabajo, lo que llevo ala distribución equitativa de los elementos de trabajo.

•

Contar con este laboratorio de mecatrónica nos traerá muchos beneficios al docente y alumnado de la carrera de mecatrónica con la facilidad

de

hacer

practicas

de

PLC´s,

instrumentación

y

microcontroladores. •

El laboratorio contara con 4 mesas de trabajo las cuales tendrán 4 paneles respectivamente, en los que se montaran los equipos e instrumentos necesarios para facilitar el trabajo que se llevara a cabo, ofreciendo un área para cada materia y depositando las herramientas en diferentes paneles.

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3. PROCEDIMIENTO. Fabricación de laboratorio multifuncional mecatrónico. 3.1 Modificación de mesas de trabajo. Se obtuvieron las mesas por medio de la donación de varias empresas al Instituto educativo dichas mesas se modificaron para lograr un mejor aprovechamiento en todos los aspectos.

(Fig.3.1. La figura de arriba muestra el estado de las mesas antes de modificarlas.) Todas las mesas se lijaran y pintaran para tener un mejor aspecto en el laboratorio mecatronico.

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3.2 Fabricación de base para fuente de poder.

Se fabricaron bases para las fuentes de voltaje el material principal fue solera de 1 pulgada la cual se moldeo conforme a la fuente obteniendo asimetría, para su soporte se soldaron por la parte

inferior de la mesa

logrando así un mejor aprovechamiento en cuanto al espacio. fig. 3.2

(Fig. 3. 2.1) Fuentes de voltaje.

De esta manera se instalaron las cuatro fuentes de voltaje debajo de las mesas, asi teniendo un ahorro de espacio en la parte superior de las mesas.

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3.2.1 Fabricación de los bastidores.

De esta manera se corto el material PTR 2x2 pulgada para la fabricación de los bastidores para los cuales se utilizaron diferentes medidas de 30 pulgada y de 55 pulgadas respectivamente. fig. 3.3.

(Fig. 3.2.1.1) material utilizado para los bastidores.

Con las debidas precauciones una vez cortado el material se procedió al área de soldadura. Se muestra como soldar las diferentes partes de bastidor. fig. 3.2.1.2

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(Fig.3.2.1.2) Soldado de bastidor.

Posteriormente con un pulidor eléctrico industrial, se pulieron las uniones que se soldaron en los bastidores, para tener un mejor acabado. En la figura 3.2.1.3 se muestra la manera de pulir los bastidores.

(Fig. 3.2.1.3) Pulido de bastidores.

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Terminado el paso anterior se presentaron los ocho bastidores en las mesas de trabajo que serán instalados con el fin de observar el avance del proyecto realizado de los mecatronicos. Ver fig. 3.2.1.4.

(Fig.3.2.1.4) bastidor terminado y pulido.

3.2.2 Instalación de manifold a bastidores.

Los bastidores se adaptaron a las medidas con las que contaba cada manifold. Su instalación tiene objetivos en materia de neumática.

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(Fig.3.2.2.1) Adaptación de manifold a bastidor.

Después de mostrar como se instalarían los manifold se le hicieron tres barrenos a 3/8 npt para obtener salidas de aire comprimido.

(Fig. 3.2.2.2) manifold.

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El siguiente paso fue la instalación de los manifold en los ocho bastidores atornillándolos por ambos lados de la parte inferior de los bastidores con el fin tener aire comprimido que se proporcionara por medio de un compresor.

(Fig. 3.2.2.3) bastidores después de instalar manifold.

(Fig. .3.2.2.4) Bastidores pintados.

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(Fig.3.2.2.5) Bastidor anclado a mesa de trabajo.

Se anclaron los bastidores con tornillos de 3/8 estándar en las mesa de trabajo para sujetarlos se barreno la mesa, se atornillaron los bastidores y se soldaron ciertos ángulos en la parte inferior de la mesa para la estabilidad de los bastidores. De igual manera se fabricaron bases para las computadoras que se instalaron con material de acero las cuales contienen un ángulo de 2 pulgadas

con esto se lograra el mejor cuidado

y protección

para los

equipos de computo.

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(Fig.3.2.2.6) Bases instaladas para las computadoras.

3.3 Instalación del compresor. Se instalo el compresor en la parte exterior del laboratorio se anclo con tornillos de ½ en la superficie de concreto para evitar cualquier tipo de acontecimiento que entorpezca el buen funcionamiento de dicho compresor, fabricando para el mismo un enrejado para su máxima protección.

(Fig.3.3.1) Compresor anclado.

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3.4 Limpieza del laboratorio multifuncional mecatronico.

El aula se escombro de equipos y material sin uso en el laboratorio. Se selecciono y se desecho el material no funcional para el laboratorio. Varios utensilios que no se utilizaron en el laboratorio se pasaron a la bodega de los salones de meca trónica. Teniendo libre el aula se paso a la limpieza del laboratorio.

(Fig.3.4.1) Limpieza del laboratorio.

3.4.1 Pintura del laboratorio

Se compro una cubeta de 20 litros de pintura color beige. Aproximadamente se gastaron 6 gallones para el pintado del laboratorio de mecatronica.

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Después se paso a pintar el aula del color estándar utilizado en todas las aulas del edificio (beige). Se aplicaron varias capas de pintura beige en las paredes del laboratorio para que no quedaran las paredes manchadas. Aproximadamente se usaron 6 gallones pintura para el laboratorio

de

mecatrónica.

(Fig.3.4.1.1) Pintado de laboratorio de mecatronica.

Material utilizado en esta actividad: -6 litros de pintura beige -Rodillo -Brocha -Escoba -Trapeador

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3.4.2. Mesas de trabajo y bastidores

Primer paso a realizar a estas mesas de trabajo se les quito la pintura original ya que estaba defectuosa, esta pintura daba mal aspecto a las mesas de trabajo, se retiro la pintura con tiner, una espátula y estopa. Como se muestra en las imágenes es unas de las maneras que se realizo el retiro de la pintura vieja.

(Fig.3.4.2.1) Limpieza de mesas con tiner.

3.5 Colocación de prime.

Se colocara varias capas de material prime, este material nos ayudara a que la pintura de las mesas de trabajo tenga mayor resistencia a golpes o ralladuras.

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(Fig.3.5.1) Aplicación de prime a mesas de trabajo.

Se aplicaron varias capaz de prime en las mesas de trabajo dándole de color ladrillo esto nos permitirá que la pintura que se colocara dure más.

(fig.3.5.2) Colocación de varias capas de prime.

Se dejo reposar por varias horas el prime en las mesas. Pasada las horas de reposo, se dio el siguiente paso, la colocación de pintura negra automotriz a las mesas de trabajo.

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(Fig. 3.5.3) Colocación de pintura negra en las mesas de trabajo.

En total se pintaron las 4 mesas de trabajo. También es esta actividad se realizo el pintado de los bastidores de las mesas de trabajo, realizando la misma actividad de las mesas. Se removió la pintura maltratada con tiner y espátula, terminado se dio el proceso de aplicación de prime con varias capas de ella. Y por ultimo se paso a realizar el pintado de los bastidores con pintura negra similar a de las mesas.

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(fig.3.5.4) bastidores sin pintar

(fig.3.5.6) segunda capa de prime

(fig.3.5.5) colocacion de prime

(fig.3.5.7) secado de prime.

Para la realización de pintado de mesas de trabajo se utilizaron los siguientes materiales. -4 litros de pintura negra. -4 litros de prime. -8 litros de tiner. -Estopa.

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-Lija -Espátula. -Mascarillas -Lentes de seguridad.

3.5.1. Habilitación de paneles

Para la habilitación de los paneles se necesito montar los bastidores ala mesa de trabajo los cuales fueron ocho en total dos en cada mesa como se muestra en la figura, se perforaron las mesas para atornillar cada bastidor por cada bastidor se utilizaron 4 tornillos como se muestra en la figura (3.5.1.1).

(Fig.3.5.1.1) Bastidores montados en mesa de trabajo.

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(Fig.3.5.1.2)Tornillos utilizados para sugertar los bastidores a las mesas de trabajo.

Despues de realizar el montado y atornillado de los bastidores se prosiguio ala instalacion de los manifold de doble cara los cuales fueron 1 por cada bastidor como se muestra en la fig (3.5.1.3).

(Fig.3.5.1.3) Colocacion del manifold en bastidor.

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Se prosiguio ala perforacion de las 4 mesas de trabajo para el acceso al aire comprimido el cual fue conectado con mangueras desde la linea neomatica hacia los manifold, despues de terminar la instalacion neumatica hacia los bastidores se prosiguio la instalacion de los paneles de (PCB) los cuales fueron cortados a (37”x 32”) fueron cortados un total de 16 paneles los cules se utilizaron para cubrir los bastidores, cada panel ocupo cuatro pijas para sujetar el panel de (PBC) y asi quedar fijo definitivamente como se muestra en la figura (3.5.1.4).

(Fig.3.5.1.4) PBC instalado en bastidor.

Despues proseguimos a la instalacion electrica de 110volts para cada bastidor para la fasilitacion de conectar fuentes de poder, osiloscopios, electrovalvulas, plc’s y equipo de computo se instalaron 4 enchufes por mesa como se muestra en la figura (3.5.1.5) y figura (3.5.1.6).

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(Fig.3.5.1.5) Instalación eléctrica dentro de los bastidores.

(Fig.3.5.1.6) Enchufe de bastidor.

Por ultimo es la habilitaicon de los paneles se instalaron a cada panel dos tramos de din riel de 37” de largo sujetandolos con pijas para sujetarlos como se muestra en la figura (3.5.1.7).

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(Fig.3.5.1.7) Intalacion de rieles en los paneles.

Esto es para montar plc’s, relays, botones pulsadores, lamparas, motores a pasos, funtes de alimentacion para los plc,s, timer on y off delay, contadores y panel build como se muestra en la figura (3.5.1.8).

(Fig.3.5.1.8) Panel con equipo de practicas instalado.

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PRICIPALES CARACTERISTICAS. 1. Paneles con suministro eléctrico. 2. Hasta dos alumnos por bastidor. 3. Aire comprimido para todos los paneles. 4. 32 alumnos realizando prácticas a la vez.

3.6. Instalación eléctrica para el laboratorio.

En primer término, para lograr que las mesas de trabajo tuvieran suministro de energía independiente

al que ya alimentaba al salón

destinado para la elaboración del laboratorio, se abasteció esta necesidad, tomando energía del centro de carga que alimenta a todo el edificio. Partiendo de lo antes mencionado, se prosiguió a instalar

un nuevo

centro de carga el cual tendría la función de distribuir corriente a las mesas de trabajo, con esto se logra la protección ante las descargas o sobre cargas eléctricas que pudieran suscitarse en cualquier situación. Para la estructuración de la instalación eléctrica del centro de carga del edificio al centro de carga del laboratorio, utilizamos el siguiente material: • • • • • • • • •

36 metros de tubo de conduic ¾. 80 metros de cable calibre 8. 40 metros de cable calibre 10. 7 coples de ¾. 13 conectores de ¾. 2 eles. 4 chalupas de 4x4. 1 pastilla de 30 amperes. 1 centro de carga de 6 pastillas.

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(Fig. 3.6.1) Centro de carga instalado.

3.6.1 Suministro para las mesas de trabajo. Posteriormente, del centro de carga que se instalo, proseguimos a la distribución de la energía a las mesas de trabajo y el compresor que se utilizaría para neumática, así como un enchufe para la alimentación de un proyector

destinado

para

las

presentaciones

de

las

materias

correspondientes, para esto requerimos lo siguiente: •

18 metros de tubería conduic ¾.

•

20 conectores de ¾.

•

4 chalupas de 4x2.

•

150 metros de cable calibre 12.

•

5 pastillas de 10 amperes para la mesas de trabajo.

•

1 pastilla de 15 amperes para el compresor.

•

1 chalupa de 4x4.

•

38 enchufes de 2.

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Con lo anterior se logro la instalación, para el funcionamiento optimo de la estación de trabajo y el compresor.

(Fig. 3.6.1.1) Instalación eléctrica y neumática del laboratorio.

3.6.2 Método para el ahorro de energía.

También se instalo un censor de presencia, con el fin de ahorrar energía, este, se activa

cuando detecta movimiento dentro del

laboratorio, ocasionando que se enciendan las luces, y que se apaguen cuando no se encuentre nadie dentro. El censor solo abastece 20 amperes, y las lámparas ya instaladas requieren de 60 amperes, por lo que fue necesario conectar un relé para que el censor lograra su función y así poder protegerlo de cualquier anomalía que pudiere presentarse.

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(fig. 3.6.2.1) Censor para el ahorro de energía.

Para la instalación del censor se necesitaron: •

50 metros de cable de calibre 12.

•

6 metros de tubería conduic ¾.

•

1 censor de presencia.

•

1 relé.

•

1 chalupa de 4x4.

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3.7 Neumática

La neumática es de fácil obtención y tratamiento para el control de máquinas y otros elementos sometidos a movimiento. Por eso se ve en la necesidad de que un laboratorio como el diseñado y equipado debía contar con esta instalación.

(Fig. 3.7.1) Compresor instalado en el exterior del laboratorio.

Instalar una línea neumática en un espacio, el cual no se había contemplado para habilitarlo como un laboratorio, fue una tarea difícil de llevar a cabo, ya que desde el principio empezaron a salir las limitantes, pero siempre existieron las buenas ideas y la accesoria de los profesores.

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Con el fin de eliminar costos excesivos y también reutilizar materiales, que aun tienen vida de servicio, se recuperaron algunas líneas neumáticas las cuales ya habían sido utilizadas y desechadas, pero estaban en perfectas condiciones para la proyección que se había realizado. La tubería no debía estar a la vista de todos y menos estorbar a los alumnos al realizar sus practicas por lo cual se tubo que, llevar por encima del cielo falso, además se contó con la suerte de encontrar una trabe de cimentación que podía ser la perfecta conductora, desde, la cual se bajaron una línea para cada mesa de trabajo y se abastecieron ocho bastidores.

(Fig.3.7.2.- Distribuidores de aire comprimido (Manifold))

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(Fig.3.7.3.- Línea neumática, instalada en la trabe de cimentación.)

Los alumnos tendrán, una gran instalación neumática en la cual podrán estar trabajando casi treinta personas de manera simultanea en la cual estarán conectando los diferentes tipos de partes, como son pistones, válvulas, etc. Simulando las diferentes prácticas vistas en clase con los profesores y desarrollando más su aprendizaje por medio del contacto directo con los diferentes accesorios de dicha materia.

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(Fig.3.7.4.)- Línea y sus caídas desde una vista lateral

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(Fig.3.7.5)- Manifold adaptado con conectores especiales para la utilización de mangueras, pistones y válvulas.

PRICIPALES CARACTERISTICAS. 1. Alimentación a 8 bastidores. 4. Líneas ocultas, sin problemas de obstrucción. 5. Conectores Standard y de fácil manejo. 6. Hasta dos alumnos por bastidor 7. 32 alumnos realizando prácticas a la vez. 8. Compresor fuera del aula para menor ruido y distracción. 9. Paneles con suministro eléctrico para el respaldo a electroválvulas. 10. Reutilización de tubería para reducción de costos.

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3.8 Instalación de equipo de cómputo. La tecnología, va de la mano de una computadora y un laboratorio de prácticas mecatrónicas no puede estar exento a disponer de uno de estos equipos. Con la ayuda del personal directivo se adquirieron cuatro equipos para que sirvieran uno en cada mesa como soporte a la realización de las diferentes practicas.

(Fig.3.8.1.- Computadoras instaladas.

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A continuación se hablara un poco de lo que estas maquinas traerán de beneficios pero también su función, dificultad y el proceso que se lleva a cabo para su instalación, también la adecuación en cada una de las mesas. Al instalar una computadora hay una serie de cables que se deben situar cada uno en su lugar y también, se debe cargar con los diferentes programas para que pueda realizar su trabajo y la puedan operar los alumnos.

(Fig. 3.8.2.-) Instalación del CPU este debe soportar todos los programas para la función práctica que un laboratorio debe tener.

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Las mesas no están diseñadas para tener una computadora ya que su función era otra, por lo cual se tuvieron que perforar y después retrabajar para que los filos del corte no dañaran los cables de las diferentes conexiones. También tenían que estar a una distancia considerable ya que se tienen que conectar con los PLC’s, una de sus principales funciones. Los equipos de cómputo están cargados con los más avanzados programas de práctica en el ámbito industrial.

(Fig.3.8.3- Revisión de los diferentes programas instalados en el equipo de cómputo.)

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Programas instalados. -

RS Logix ( Comunicación con el PLC)

-

MPlab (microcontroladores)

-

CAD CAM (Diseño asistido por computadora)

Principales características. 1. Cuatro equipos de computo 2. Varios programas de prácticas. 3. Alcance a controladores lógicos programables 4. Doce alumnos trabajando simultáneamente 5. Fuentes de poder independientes para cada equipo 6. Pantallas planas. 7. Facilidad de operación 8. Cableado oculto 9. Computadoras nuevas. 10. Conexión a osciloscopios para medición de ondas eléctricas.

3.9 Limpieza e instalación del Rack. Se le dio limpieza y mantenimiento al Racks. Para la limpieza del rack se utilizo: *Tiner *Lijas *Franela *Bondo *Calcas ilustrativas

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(Fig.3.9.1) Racks para material del laboratorio.

Una vez obtenido los materiales de limpieza se prosiguió a limpiar al rack. -Con el resanador se saco el golpe de la parte trasera superior. -La lija y la franela fueron utilizadas para quitar toda la suciedad contenida en el interior. - Las calcas se colocaron una ves limpio el rack. Todo esto se realizo en el exterior del laboratorio para evitar ensuciar el área

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Una vez concluido todo este proceso de limpieza, se paso a ala instalación y adaptación del rack dentro del laboratorio multifuncional. La adaptación consto en ver el espacio disponible para la colocación. También unas parrillas adaptables al estante para un mejor aprovechamiento del espacio, en el cual se dividió por niveles. Las parrillas fueron donadas por una empresa de la zona, tuvieron que ser cortadas para su adaptación. El uso principal de este rack es para guardar equipo de prácticas, tales como: -Material de Plc´s (panel view, relevadores, plc´s, etc.) -Material de electrónica (fuentes de poder, multímetros etc.) - Equipo de instrumentación - Equipo de neumática.

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(Fig.3.9.2) Parrillas adaptadas.

Con la instalación de este rack contribuye a un buen aprovechamiento del espacio, ya que el material estará al alcance de los alumnos y en un lugar seguro, donde no sufrirían daños.

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3.10 Colocación de paneles.

Los paneles son pintarones que se adaptaron con información. Se llego a la conclusión de utilizarlos de una manera productiva, se colocaron como ayuda visual para los alumnos, colocándoles unas calcas. Para la colocación de los paneles se utilizo: -Pijas -Taquetes -Taladro -Calcas ilustrativas

(Fig.3.10.1.) Panel ilustrativo

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La colocación de los paneles se llevo de acuerdo a los siguientes pasos: -Se le coloco a los pinta rones las calcas. -Una vez colocadas las calcas se busca el espacio adecuado para colocarlos. -Se encuentra el lugar y se prosigue a colocarlos, utilizando el taladro, pijas y taquetes. -Quedando de una manera muy vistosa y adecuada al laboratorio.

El principal propósito de la colocación de estos paneles es aprovechar el material que se tenia, utilizándolos de una manera muy productiva. Usándolo como ayuda visual para los alumnos, en los paneles se encuentra material de mucha ayuda, tales como, tablas de medida, simbología, etc.

(Fig.3.10.2) Panel con diferente simbología.

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En los espacios disponibles se colocaron dos paneles, con diferente información, de materias relacionadas que se impartirán en el laboratorio. Los espacios del laboratorio fueron muy bien empleados, la adaptación de estos paneles hacen que el laboratorio cubra una parte del programa de estudios, además de hacerlo muy vistoso,

(Fig. 3.10.3) Panel instalado.

3.11 Instalación de televisión y DVD en el laboratorio. La instalación de televisión y el DVD en el área de laboratorio de meca trónica ayudara al alumno a su desarrollo profesional. En estos equipos se podrán ver material educativo de electrónica, electricidad, materiales resistivos, tipos de componentes electrónicos y eléctricos, uso de equipo de laboratorio de meca trónica (multímetro, osciloscopio, fuente de poder, etc). Se paso a la instalación eléctrica para el televisor y el reproductor DVD, esto consto en la instalación de una caja eléctrica con 4 conectores a 120v.

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(Fig.3.11.1) conector eléctrico para equipo.

Posteriormente se coloco el equipo en la parte superior del rack donde se almacenan los equipos y herramientas para las prácticas del laboratorio. Se probaron varios videos con contenido educativo. Para esta actividad se cuenta con varios DVD´S didácticos útil para la práctica del laboratorio de mecatrónica.

(Fig.3.11.2) Televisión y material para las practicas.

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Material utilizado en esta actividad -Televisor 20” -DVD -Cable para conexión eléctrica -Chalupa de 4 conectores -2 conectores eléctricos -Dvd’s con material de ayuda visual

3.12. Inventario de la gaveta de laboratorio. Se realizo un inventario de los equipos que se encuentran en la gaveta del laboratorio de mecatronica. Se tomo la descripción del equipo, marca y número de serio de cada material en la gaveta.

(Fig. 3.12.1) Material para prácticas.

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(Fig.3.12.2) Material que se encuentra en el Racks.

En esta gaveta podremos encontrar una gran variedad de equipos y material para las prácticas del laboratorio mecatronico como fuentes de poder, PLC´s, osciloscopios, multímetros, cautines, cables, y entre otros equipos necesarios para las prácticas.

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4. Resultados. Se logro colocar 4 mesas de trabajo con 2 bastidores cada mesa y 4 áreas de trabajo por cada mesa, esto va a facilitar el desarrollo de prácticas de mecatronica, los alumnos tendrán todos los elementos necesarios para desarrollar las prácticas. Con la instalación del censor, tendremos un ahorro de energía cuando no aya nadie en el laboratorio de mecatrónica, ahora con la instalación de paneles con información y la instalación del televisor y equipo DVD los alumnos podrán observar practicas y documentales de mecatrónica y otras áreas especificas para el desarrollo de ellos.

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5. Conclusión y recomendaciones. La elaboración del presente laboratorio se realizo en base a los conocimientos adquiridos de los alumnos durante su estancia en la presente institución, así también se logro dicha elaboración gracias al apoyo de los docentes que se encuentran al frente de dicha carrera. La secuencia de dicho proyecto fue la siguiente: En primer termino, la instalación de los bastidores se elaboro por medio de material reciclable gracias a la donación de varias empresas logrando así el máximo aprovechamiento de dichos recursos con los cuales también se crearon las bases para las computadoras con las que cuenta el laboratorio de igual manera las bases para las fuentes de voltaje que se colocaron en la mesas de trabajo. Otro aspecto fue la implementación de la limpieza y nueva pintura la cual da un nuevo y mejor aspecto a la apariencia del laboratorio logrando así un ambiente confortable en todos los aspectos para el profesor y el alumno. Posteriormente se procedió a la instalación del inventario de rack el cual permitirá al alumno saber con que equipos y materiales cuenta

el

laboratorio.

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Tambien se colocaron los paneles para la adaptación de rack la instalación de dichos aditamentos, son para aprovechar el espacio al máximo. El objetivo fue crear un laboratorio bien equipado, tratando de cubrir parte del programa educativo de la universidad logrando así un control de lo contenido en este espacio. Es importante tomar en cuenta que su elaboración esta a la vanguardia en cuanto al consumo de energía ya que se instalaron censores de presencia lo cual hace posible dicho ahorro. Cabe mencionar que el espacio con el que cuenta el laboratorio fue fundamental para obtener una instalación eléctrica adecuada principalmente en cuanto a la distribución de enchufes suficientes para cada mesa (paneles de trabajo) para corroborar el buen funcionamiento de lo antes expuesto se llevaron a cabo las pruebas correspondientes para confirmar el correcto desempeño de todos los elementos. La instalación de la línea neumática proporciona certeza de un gran avance tecnológico en cuanto a los mecanismos y procesos de manufactura que se utilizan el la región, ya que la gran mayoría de las maquiladoras la utilizan para la elaboración de sus productos. Dicha instalación se puede encontrar en el exterior del laboratorio ya que el compresor quedo fuera de este y también cuenta con una trabe de cimentación para su colocación, lo anterior fue de gran ayuda para ahorrar espacio y no obstaculizar los pasillos de trabajo. Uno de los beneficios fue la adaptación de las computadoras ya que serán de gran apoyo didáctico a los alumnos que elaboren sus prácticas Finalmente la adaptación de la televisión y equipo DVD, mejorara el aprendizaje por medio de apoyo audiovisual lo cual será fundamental para la práctica cotidiana y la actualización de sus conocimientos.

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6. Listas de anexos. Fig. 3.1. Fig. 3.2.1 Fig. 3.2.1.1 Fig. 3.2.1.2 Fig. 3.2.1.3 Fig. 3.2.1.4 Fig. 3.2.2.1 Fig. 3.2.2.2 Fig. 3.2.2.3 Fig. 3.2.2.4 Fig. 3.2.2.5 Fig. 3.2.2.6 Fig. 3.3.1 Fig. 3.4.1 Fig. 3.4.1.1 Fig. 3.4.2.1 Fig. 3.5.1 Fig. 3.5.2 Fig. 3.5.3 Fig. 3.5.4 Fig. 3.5.5 Fig. 3.5.6 Fig. 3.5.7 Fig. 3.5.1.1 Fig. 3.5.1.2 Fig. 3.5.1.3 Fig. 3.5.1.4 Fig. 3.5.1.5 Fig. 3.5.1.6 Fig. 3.5.1.7 Fig. 3.5.1.8 Fig. 3.6.1 Fig. 3.6.1.1

Pág. Mesas antes de modificar………………………………..……13 Fuentes de voltaje……………………………………………..14 Material utilizado para bastidores…………………………... 15 Soldado de bastidor……………………………………….…..16 Pulido de bastidores……………………………………….….16 Bastidor terminado y pulido……………………………….….17 Adaptación de manifold a bastidor……………………….….18 Manifold ………………………………………………………..18 Bastidores después de instalar el manifold…………….…..19 Bastidores pintados……………………………………………19 Bastidores anclados a mesa de trabajo……………………..20 Bases instaladas para las computadoras…………………...21 Compresor anclado…………………………………………....21 Limpieza de laboratorio…………………………………….....22 Pintado de laboratorio……………………………………...….23 Limpieza de mesas con tiner………………………………….24 Aplicación de prime a mesas de trabajo…………………….25 Colocación de varias capas de prime………………………..25 Colocación de pintura negra en mesas de trabajo………….26 Bastidores sin pintar……………………………………………27 Colocación de prime……………………………………………27 Segunda capa de prime………………………………………..27 Secado de prime………………………………………………..27 Bastidor montado en mesa de trabajo………………………..28 Tornillos utilizados para sujetar los bastidores……………...29 Colocación de manifold a bastidores………………………....29 PBC instalado en bastidor……………………………………..30 Instalación eléctrica dentro de los bastidores……………....31 Enchufe de bastidor…………………………………………....31 instalación de rieles en paneles……………………………….32 Panel con equipo de practicas instalado……………………..32 Centro de carga instalado……………………………………...34 Instalación eléctrica y neumática del laboratorio…………….35

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Fig. 3.6.2.1 Fig. 3.7.1 Fig. 3.7.2 Fig. 3.7.3 Fig. 3.7.4 Fig. 3.7.5 Fig. 3.8.1 Fig. 3.8.2 Fig. 3.8.3 Fig. 3.9.1 Fig. 3.9.2 Fig. 3.10.1 Fig. 3.10.2 Fig. 3.10.3 Fig. 3.11.1 Fig. 3.11.2 Fig. 3.12.1 Fig. 3.12.2

Censor para ahorro de energía………………………………..36 Compresor instalado en el exterior del laboratorio………… 37 Distribuidores de aire comprimido ( Manifold )……………….38 Línea neumática, instalado en trabe de cimentación……….39 Líneas y sus caídas desde una vista lateral………………….40 Manifold adaptado con conexiones especiales....................41 Computadoras instaladas……………………………………...42 Instalación de CPU……………………………………………..43 Revisión de varios programas………………………………...44 Racks para material del laboratorio…………………………...46 Parrillas adaptadas………………………………………….….48 Panel ilustrativo…………………………………………….…...49 Panel con diferentes simbologías…………………….………50 Panel instalado…………………………………………………51 Conector eléctrico para equipo………………………………..52 Televisor y material para las practicas……….……………….52 Material para practicas…………………………………………52 Material del Racks………………………………………………54

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7. Bibliografía. [deAlmeida97] Aníbal T. de Almeida, Paolo Bertoldi, Werner Leonhard, "Energy Efficiency Improvements in Electric Motors and Drives", SpringerVerlag, 1997. [Nadel91] S. Nadel, M. Shepard, S. Greenberg, G. Katz and A.T. de Almeida, "Energy-Efficient Motor Systems", ACEEE, 1991. [Fitzgerald92] A.E. Fitzgerald, C. Kingsley and S.D. Umans, "Electrical Machinery", 5th edition, McGraw Hill, 1992. [Electro80] Electro-Craft Corporation, "DC Motors, Speed Controls and Servo Systems", 5th edition, 1980. [Machado94] J.A. Tenreiro Machado, "Motores Passo a Passo: Controlo e modos de funcionamento", Publindustria: Edições técnicas, 1994. [Kenjo94] T. Kenjo and A. Sugawara, "Stepping Motors and their Microprocessor Controls", Clarendon Press, 1994. [Kenjo85] T. Kenjo and S. Nagamori, "Permanent-Magnet and Brushless DC Motors", Clarendon Press, 1985. [Sashida93] T. Sashida and T. Kenjo, "An Introduction to Ultrasonic Motors", Clarendon Press, 1993.

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Libro.- Autocad 2000 avanzado Autor.- López Fernández Javier Editorial.- McGraw Hill País.- México Asignatura.- Dibujo Mecánico Industrial. Libro.- Dibujo Autor.- Bretón Arredondo José Luis Editorial.- Nueva Imagen País.- México Asignatura.- Dibujo Mecánico Industrial. Libro.- Dibujo Técnico Industrial Autor.- Calderón Barquin, Francisco José Editorial.- Porrua País.- México Asignatura.- Dibujo Mecánico Industrial. Libro.- College physics Autor.- Wilson Jerry D. Editorial.-Prentice Hall Pais.- New Jersey EEUU. Asignatura.- Electricidad y Magnetismo Libro.- CAD CAM: Principles, practice and manufacturing management. Autor.- McMahon, Chris Editorial.- Addison Wesley País.- Harlow, England Asignatura.- Diseño Asistido por Computadora.

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Libro de texto: Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering Second Edition W. Bolton Peachpit Press Libros de consulta: System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic Systems D. Karnopp, D. Margolis and R. Rosenberg Third Edition Wiley and Sons Introduction to Physical System Dynamics R. Rosenberg and D. Karnopp Mc Graw Hill, Inc. Modern Control Engineering Fourth Edition K. Ogata Prentice Hall Introducción, Acondicionamiento Electrónico y Adquisición de Datos Graciano Dieck Assad Editorial Trillas Análisis y Diseño de Circuitos Digitales Nelson, Nagle, Carroll & Irwin Prentice Hall The 8051 Microcontroller: Architecture, Programming, and Applications Kenneth J. Ayala West, Second Edition, 1997 Microcontroladores PIC: Diseño práctico de aplicaciones José Ma. Angulo Usategui e Ignacio Angulo Martínez Mc. GrawHill, Segunda edición, 1999.

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8. Glosario. Bastidor: Armazón de madera o metal que sirve de soporte a otros elementos. CAD CAM: Diseño asistido por ordenador (computer-aided design – CAD), y •

Fabricación asistida por ordenador (computer-aided manufacturing – CAM).

Centro de carga: tablero metálico que contiene una cantidad determinada de interruptores magnetos térmicos, generalmente empleados para la protección y desconexión de pequeñas cargas eléctricas y alumbrado. En el caso de que en el tablero se concentre exclusivamente interruptores para alumbrado, se conoce como "tablero de alumbrado"; si concentra otros tipos de cargas, se conoce como "tablero de fuerza"; en caso de que contenga interruptores tanto para fuerza como alumbrado se conocerá como "tablero de fuerza y alumbrado" o "tablero mixto". Compresor: máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. 63

Electro válvula: Una electro válvula es un dispositivo diseñado para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. Meca trónica: La mecatrónica surge de la combinación sinérgica de distintas ramas de la ingeniería, entre las que destacan: la mecánica de precisión, la electrónica, la informática y los sistemas de control. Su principal propósito es el análisis y diseño de productos y de procesos de manufactura automatizados. Mplab: MPLAB es un editor IDE gratuito, destinado a productos de la marca Microchip. Este editor es modular, permite seleccionar los distintos microprocesadores soportados, además de permitir la grabación de estos circuitos integrados directamente al programador Multímetro: Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad. Neumática: La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, según la ley de los gases ideales.

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Osciloscopio: Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Plc: PLC son unas siglas que pueden tener dos significados: •

Programmable Logic Controller o Controlador lógico programable.

•

Power Line Communications o comunicaciones utilizando las líneas eléctricas

Rack: Un rack es un bastidor destinado a alojar equipamiento electrónico, informático y de comunicaciones. Sus medidas están normalizadas para que sea compatible con equipamiento de cualquier fabricante. Válvula: Una válvula es un dispositivo que regula el paso de líquidos o gases en uno o varios tubos o conductos.

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