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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR ORIENTE CARRERA DE ELECTROMECÁNICA PROYECTO INTEGRADOR CORRESPONDIENTE AL CUARTO NIVEL DE LA TECNOLOGÍA EN ELECTROMECÁNICA

TEMA: CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN SISTEMA DE TRANSFERENCIA HIDROGRÁFICA MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL ELÉCTRICO PARA EL TALLER “TIRE CENTER COCA” UBICADO EN EL CANTÓN FRANCISCO DE ORELLANA

AUTOR: Lechón Zamora Bryan Javier Granda Cuenca Rómulo Patricio TUTORES: Ing. Molina Molina Sandra Ing. Lima Álvarez Madelin

JOYA DE LOS SACHAS, JUNIO DEL 2018

INTRODUCCIÓN MARCO CONTEXTUAL A lo largo de la historia, la tarea de plasmar diferentes tipos de diseños en objetos ha sido una acción que ha ido evolucionando descomunalmente, y con la ayuda de la tecnología podemos contar con los sistemas más sofisticados para realizar dicha tarea La impresión hidrográfica es una de las técnicas que actualmente está revolucionando el campo de la pintura, tratando de un proceso muy novedoso y con un acabado atractivo al consumidor. Este proceso es amigable con el medio ambiente pues, consiste en utilizar una película de alcohol de polivinilo que contiene un diseño, dicha película es soluble en agua al rociarlo con un activador, la cual se puede aplicar sobre superficies lisas y resistentes al agua, tales como fibra de vidrio, plástico, cerámica, metal y ciertos tipos de maderas duras, utilizado frecuentemente en la industria de lujos en automóviles y motocicletas. El taller “Tire Center Coca” se encuentra ubicado en la provincia de Orellana, Cantón Francisco de Orellana, calles 12 de febrero y Enrique Castillo, dentro de su actividad profesional y laboral, este taller cuenta con personal capacitado que brinda servicios de mantenimiento eléctrico a toda clase de vehículos, implementación de accesorios de decoración, tunning, personalización de motocicletas y vehículos en lo referente a lujos y detalles, además cuentan con el servicio de hidrografía por transferencia sumergida. Para ello, cuentan con material excepcional en el desempeño de su labor y la satisfacción de sus clientes. Sin embargo, carece de la herramienta ideal para facilitar y desarrollar una impresión hidrográfica de buena calidad lo cual genera inconformidad por parte de sus usuarios. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Deficiencia en el proceso de transferencia hidrográfica realizado en el taller “Tire Center Coca”, dada por la carencia de un sistema eficaz en la producción de transferencia de diseños hidrográficos en piezas y objetos. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO La utilización de sistemas de control nos puede ayudar a solucionar muchos problemas ya sea del campo laboral u otros. Con la elaboración de este proyecto se busca incursionar en las nuevas tendencias tecnológicas para la producción de transferencia de diseños en objetos o piezas por impresión hidrográfica, mediante la construcción de un sistema de proceso que garantice la calidad y eficiencia a través del control eléctrico, en el del taller “Tire Center Coca”, la hidrografía actualmente es un proceso que se realiza de forma

doméstica por consiguiente en la mayoría de las ocasiones se obtiene como resultado un producto de baja calidad y tardío. Cabe recalcar que se obtendrá un prototipo real de producción hidrográfica, en la que se aprecie sus diferentes etapas de funcionamiento cumpliendo las expectativas relevantes. OBJETIVO GENERAL Mejorar el sistema de transferencia hidrográfica mediante el uso del control eléctrico para optimizar la calidad técnica del proceso dentro del taller “Tire Center Coca” ubicado en el Cantón Francisco de Orellana OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Diagnosticar la existencia situacional del problema y la viabilidad del presente proyecto mediante la utilización de técnicas de investigación para evaluar las

  

condiciones actuales del servicio. Diseñar e investigar modelos de prototipos viables para la solución del problema. Construir el prototipo eficiente, eficaz y fácil de manipular. Realizar las pruebas de su funcionamiento y encontrar las posibles debilidades del mismo.

OBJETO DE ESTUDIO Sistema de transferencia hidrográfica. CAMPO DE ACCIÓN Sistema de control automático de procesos en aplicaciones de pinturas para superficies. MARCO METODOLÓGICO Tabla 1. Marco Metodológico

ETAPAS DEL PROYECTO Diagnóstico del problema

MÉTODOS

Investigación de campo

TÉCNICAS

RESULTADOS

HistóricoLógico

Detalles históricos de la manifestación del problema.

Observación Directa

Constatar la falta de material científico didáctico dentro del taller Investigación e información acerca de sistemas de producción hidrográfica Selección de la mejor alternativa de solución. Construcción de un prototipo funcional de transferencia hidrográfica

Investigación bibliográfica e internet

Fundamentación Teórica

Deductivo

Alternativas de solución

Modelación

Teórico Analógico

Propuesta de solución

Modelación

Icónico

Pruebas de funcionamiento

Experimentació n

Inspección Visual Observación estructurada

Sistema funcionando correctamente

Elaborado por: Lechón Bryan - Granda Patricio.

RESULTADOS ESPERADOS 

Cautivar las expectativas de los clientes que opten por adaptar el sistema de transferencia hidrográfica a sus negocios como beneficio innovador a su producto.



Elaborar una herramienta tangible que facilite el proceso de transferencia hidrográfica mejorando los aspectos técnicos de dicho proceso.



Emprender mediante el prototipo de transferencia hidrográfica, el comercio del servicio implementando al taller como solución técnica.

CAPÍTULO I 1.1 1.1 DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA El levantamiento de la información para confirmar el problema a la falta sustancial del servicio en aplicación de pintura por transferencia de agua, se aplicó los siguientes métodos recolección de datos en la investigación de campo, realizando así un análisis entre conocimientos básicos y técnicos que concibe la idea clara de la manifestación del problema, la cual está dada por diferentes aspectos técnicos dentro de los talleres. En aras de establecer la naturaleza y magnitud del problema se ha propuesto las siguientes técnicas de captación de la información utilizadas para dar cumplimiento a los objetivos planteados anteriormente. 2.1.1 ANÁLISIS HISTÓRICO El taller “Tire Center Coca” empieza sus actividades laborales hace aproximadamente dos años atrás con su propietario y gerente el Sr. Ayora Mora Pedro Fernando, la misma que se dedicada a brindar servicios eléctricos, venta al por menor de accesorios, calcomanías, diseño de todo tipo, suministros para vehículos y motocicletas. Además, cuenta con el servicio adicional de diseño y personalización de partes de accesorios automotrices a través de un nuevo sistema de hidrografía o también conocida como hidro pintura o pintura por transferencia en agua, reparación de mandos eléctricos para autos, parachoques, retrovisores y cualquier pieza en termoplástico. Cabe destacar que la hidro pintura se realiza de forma casera y se practica en objetos pequeños y tamaños moderados. Dicho taller fue creado con la finalidad de ofrecer un servicio de calidad con la mejor mano de obra ecuatoriana, con repuestos de alta calidad y trabajos 100% garantizados. Se empieza con una inversión inicial de 10 a 15 mil dólares, lo empezó junto con el apoyo de toda su familia. El taller está localizado en el Cantón Francisco de Orellana, específicamente dentro de un sector bastante poblado de la ciudad del Coca, donde alrededor de éste, se encuentran muchos negocios que se refieren a los automóviles. Al cabo de 6 meses de estar abierta las puertas del taller a todo el público, surge la idea de ofrecer servicios de hidrografía, debido a que lo refirieron con una persona quien conoció en la empresa Weatherford S.A donde trabajó por más de 10 años, explicándole la idea y logro cautivar su interés por esta técnica no muy conocida dentro de la provincia. Para saber más del tema decide tomar cursos y talleres referente a la impresión hidrográfica en la ciudad de Quito. Allí conoce a sus primeros proveedores quienes le entregan el

equipamiento necesario para poder laborar y prestar un servicio a la ciudadanía. Además, trajo consigo muchos diseños llamativos hacia la vista del cliente, pero nunca adquirió la tecnología necesaria para realizar una transferencia hidrográfica de mejor calidad. Desde aquel entonces, el Sr. Ayora práctica la hidrografía de forma doméstica. Anteriormente se dedicaba a la mecánica en la reparación de suspensiones de vehículos para la empresa Weatherford S.A, por tanto, su trabajo requería estar lejos de la ciudad y de su familia. Al situar este negocio mejoró su tiempo en vista de que no tendría depender de un jefe. 3.1.1 CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS HISTÓRICO El taller “Tire Center Coca” ha tenido una evolución profesional considerable brindando servicios de primera, pero en lo referente al proceso de la impresión hidrográfica tiene varias deficiencias al no contar con la herramienta necesaria para poder proporcionar un servicio de calidad y profesionalismo. 1.1.2 OBSERVACIÓN DIRECTA A través de esta técnica se verificará visualmente cada elemento y aspectos que posee el taller para identificar la problemática que se pretende investigar, obteniendo datos reales para su uso según sea necesario. Se ha seleccionado esta técnica porque nos permite tener contacto directo con el problema que se genera dentro del taller con respecto a la impresión por inmersión en agua “hidrografía”. Localidad

Orellana- Fco. Orellana

Dirección

Av 12 de febrero y Enrique Fecha 3-05-2018 Castillo Visualizar el contenido del taller “Tire Center Coca” Para comprobar las dificultades y deficiencias en lo referente al proceso de hidrografía

Descripció n Objetiva:

Infraestructura Taller

Equipamiento

Visita al taller “Tire Center Coca”

Ficha No. 1

Observaciones Dicho espacio dedicado al taller ocupa un área aproximada de 88 m2. Este local cuenta con paredes de bloque, una estructura metálica y cubierta de zinc, encontrándose perfectamente iluminados y con suministro eléctrico de 220V y 120V monofásico. El área de trabajo resulta lo suficientemente amplia para desarrollar las actividades laborales cómodamente. Observaciones

Máquinas y herramientas

El taller cuenta con herramientas de diagnóstico como: compresor, torno paralelo, elevadores, juego de llaves y copas, herramientas de enderezada etc. Además, cuenta con dos mesas para realizar distintos procedimientos profesionales

Hidrografía

La hidrografía que se realiza dentro del taller es una labor que se practica de forma casera. Actualmente no se evidencia máquina o herramienta ideal para aprovechar la máxima calidad del proceso. La transferencia se lleva a cabo dentro de un recipiente de 0,28m3 Conclusiones: Al observar se pudo constatar la inexistencia de un prototipo funcional para realizar una buena y exitosa hidrografía, sin embargo, se cuenta con el espacio necesario para implementar más herramientas que sean necesarias a sus labores profesionales. Elaborado por: Lechón Bryan - Granda Patricio

1.1.3 ENCUESTA La siguiente encuesta está dirigida a los dueños de talleres que se encuentran dentro del sector con la finalidad de obtener información acerca de la oferta del servicio de hidrografía, la competencia, calidad y detalles del proceso. 1.1.1.1 Desarrollo de la encuesta 1. ¿Ha escuchado sobre la personalización de objetos Tabla Nº 2. Datos sobre el conocimiento de personalización de objetos

RESULTADO SI

5

100%

NO TOTAL

0 5

0% 100%

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 1. Conocimiento de la personalización de objetos Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Análisis e interpretación de resultados Según los datos adquiridos en la primera pregunta de la encuesta a los propietarios de talleres, los mismos que fueron 5 talleres que se encontraban alrededor del sector, en los cuales todos manifestaron conocer la personalización de objetos por diferentes procesos. 2. ¿Si tuviera un auto o moto le gustaría personalizar algunas de sus partes? Tabla Nº 3. Interés de personalizar objetos propios por parte de los propietarios de talleres desde el punto de vista de usuarios

RESULTADO SI

3

60%

NO TOTAL

2 5

40% 100%

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 2. Interés de personalizar objetos propios por parte de los propietarios de talleres desde el punto de vista de usuarios Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Análisis e interpretación de resultados De los 5 propietarios de talleres entrevistados 3 de ellos optan por personalizar sus objetos ya sean, vehículos o cualquier otro material, ya que sería ideal darle una apariencia del agrado de cada uno de ellos. Por otra parte, 2 de ellos prefieren no personalizarlos. 3. ¿Ha escuchado sobre la hidrografía o impresión en agua? Tabla Nº 4. Conocimiento acerca de la hidrografía o hidro pintura

RESULTADO SI NO TOTAL

3 2 5

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 3. Conocimiento acerca de la hidrografía o hidro pintura Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

60% 40% 100%

Análisis e interpretación de resultados De la pregunta planteada, 3 personas expresaron tener conocimiento acerca de un proceso hidrográfico, mientras que 2 personas, es decir el 40% de ellos no conocen acerca de este proceso. 4. En su taller, ¿Usted brinda servicios de hidrografía a sus usuarios? Tabla Nº 5. Prestación de servicios de hidrografía en otros talleres

RESULTADO SI NO TOTAL

0 5 5

0% 100% 100%

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 4. Prestación de servicios de hidrografía en otros talleres Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Análisis e interpretación de resultados Durante la encuesta el 100% de los dueños manifestaron que no prestan servicios de hidrografía a los usuarios que no han incursionado en el mundo de la pintura y el diseño en lo referente a la impresión hidrográfica. 5. ¿Conoce alguna empresa o taller en el sector que realice este tipo de trabajo? Tabla Nº 6. Conocimiento de algún taller con prestación de servicios de hidrografía

RESULTADO SI

4

80%

NO TOTAL

1 5

20% 100%

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 5. Conocimiento de algún taller con prestación de servicios de hidrografía Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Análisis e interpretación de resultados Dada la siguiente pregunta, 4 de los propietarios de diferentes talleres expresaron conocer que en el sector, si hay un taller que ofrece el servicio de hidrografía, mientras que 1 de los encuestados desconoce acerca del taller. 6. ¿Si desea personalizar alguna parte de su auto, moto u otro objeto, usaría los servicios del taller Tire Center Coca? Tabla Nº 7. Confianza que brindan al taller Tire Center Coca para realizar la hidrografía en objetos

RESULTADO SI

2

40%

NO

3

60%

TOTAL

5

100%

Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Gráfico 6. Confianza que brindan al taller Tire Center Coca para realizar la hidrografía en objetos Fuente: Encuesta a los propietarios de los talleres del sector Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Análisis e interpretación de resultados Durante la encuesta realizada a los propietarios de los talleres que están ubicados alrededor del sector, el 60% de ellos expresaron no tener confianza para realizar el proceso de hidrografía en alguno de sus pertenencias ya que no cuentan con las herramientas necesarias para poder brindar un servicio de calidad. Por otra parte el 40% de ellos manifestaron estar de acuerdo con que el taller Tire Center Coca les brinde el servicio ya que es una técnica muy novedosa de pintura. CONCLUSIÓN DE LA ENCUESTA Después de haber encuestado a los propietarios de los talleres que están ubicados alrededor del sector, se evidencia que no existe competencia alguna para brindar un servicio de hidrografía, pero el taller “Tire Center Coca”, no es reconocido por prestar este tipo de servicios, sin contar con la herramienta necesaria para aprovechar al máximo el proceso de impresión hidrográfica y no tiene un óptimo servicio, pero es una técnica nueva e innovadora de pintar objetos. 1.1.4 CONCLUSIÓN DEL DIAGNÓSTICO De acuerdo con los resultados obtenidos del diagnóstico se puede concluir que el taller “Tire Center Coca” Tiene una buena infraestructura con personal capacitado para ejercer sus labores profesionales con la mejor mano de obra posible, pero en cuanto a maquinarias se refiere posee muchas falencias y uno de los más destacados es el proceso de impresión por inmersión hidrográfica, al no contar con la herramienta precisa para realizar dicho procedimiento, exigido por sus consumidores por una buena atención a sus requerimientos.

CAPÍTULO II 1.2 2.1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 4.1.1 HIDROGRAFÍA La hidrografía, llamada también impresión por inmersión hidrográfica o hidro pintura, es uno de los métodos que actualmente está revolucionando el campo del diseño y pintura, tratando de un proceso donde se coloca una fina película sobre agua, para rociarlo con un químico de activación, dicho activador tiene la propiedad de disolver la película que contiene el diseño sobre el agua, posteriormente se sumerge algún objeto y se recubre con barniz protector para garantizar su durabilidad. Algo relevante que nos ofrece la hidrografía, es que podemos practicarla en cualquier tipo de objetos duros como madera, metales, plástico, vidrios sin importar su tamaño o geometría, ya que sus propiedades hacen que el diseño adhiera al material.[ CITATION Man13 \l 3082 ]

Figura 1: Pieza de motocicleta elaborada hidrografía Fuente: http://maxxicars.co/tag/hidrografia-barranquilla Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.1.2

PARÁMETROS DEL PROCESO

Para poder realizar una impresión hidrográfica de calidad, se deben tener en cuenta varios puntos que son determinantes en el resultado final de proceso. 2.1.2.1 Parámetros de temperatura La temperatura es factor muy importante a la hora de continuar con el proceso, necesitando mantener el agua a un rango de temperatura entre los 18ºC y 26ºC. Aunque dentro de las normas de calidad hidrografía, se establecen un rango de temperatura de 20°C-32°C para la

inmersión, todas las películas tienen variantes. La única manera de saber a ciencia cierta la temperatura correcta es a través de la prueba y error, una manera de estimar la medida correcta de temperatura es conocer el grosor de la película, entre más espesor contienen mayor cantidad de tinta por lo tanto necesitan mayor temperatura, mientras que las películas más delgadas contienen menos tinta, factor que hace necesaria menor temperatura. Si aplicamos una temperatura elevada la película contiene el diseño se puede estropear, también cabe incluir que factor de humedad necesitando menos del 60%, esto depende de ambiente ubicado para aplicarse. 2.1.2.2 Tipo de objetos El tipo de material con el que está compuesto el objeto representa un factor importante a la hora de realizar la hidrografía. Es importante que se usen objetos cuya composición sea de un elemento duro como: metales, vidrio, plástico, polímeros, aleaciones, etc. En caso de que se utilizaran materiales suaves, es posible que película que contiene el diseño, al momento de adherirse, pierda sus propiedades por la razón de que un material delicado tiende a deformarse. 2.1.2.3 Durabilidad Para poder conservar una pieza que anteriormente ha sido sometida a un proceso de impresión hidrográfica, se deberá aplicar una sustancia protectora que conserve las propiedades del diseño, ésta sustancia puede ser barniz o laca. 2.1.3

IMPORTANCIA

La impresión hidrográfica es una técnica que actualmente está siendo usada por muchas industrias en el campo del diseño y la pintura, sacando provecho de su naturaleza versátil y económica para decorar una amplia gama de objetos, la cual abarca desde objetos pequeños como piezas metálicas, cascos de bicicleta, hasta tableros y aros para automóviles. Su importancia radica en que es un proceso novedoso, económico, amigable con el medio ambiente y tiene resultados muy llamativos por gran variedad de diseños.

2.1.4

SISTEMAS DE IMPRESIÓN HIDROGRÁFICA

Un sistema de impresión hidrográfica es el conjunto de todos los procesos llevados a cabo para obtener un objeto con un diseño de hidro-pintura. 2.1.4.1 Tipos de sistemas de impresión hidrográfica 

Manuales

Estas máquinas no integran procesos automáticos o de banda continua. Se trata de estaciones de trabajo donde un operario debe realizar cada parte del proceso, desde la preparación de la película, hasta la inmersión y el barnizado. Consta básicamente de un recipiente de acero inoxidable con un módulo de control de temperatura.

Figura 2. Máquina manual para hidrografía Fuente. https://bit.ly/2tpxblo Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

Tabla 8. Características de un tanque de hidrografía estándar

Voltaje Material Componentes principales

Capacidad Dimensiones

Características 380v - 220v Acero inoxidable Elementos de calefacción

Detalles CA Espesor: 0,2mm Resistencia – 220v monofásico, 60 Hz, 60kw Sistema de recirculación del Bomba – 220v monofásico, 0,75 hp, agua sistema de cañerías. Control de temperatura. Termostato. Display de monitoreo de temperatura. Panel de control Interruptor de conexión/ desconexión. 3 6,68 m La capacidad depende de cada fabricante 2200mmx1600mmx1900mm

Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Automático Este tipo de equipos se encargan prácticamente de todo el proceso de producción. El agua se calienta a la temperatura que el operario indique. Este sistema posee las mismas características que uno manual ya que consta de un tanque con un controlador de temperatura, con la diferencia de que consta de una estructura que posee un brazo autómata que aplica el activador; posteriormente otros sumergen las piezas teniendo

cuenta las normas y la inclinación adecuada. Este tipo de equipos se suelen usar en procesos de manufactura que requieren grandes tirajes, tales como fábricas automotrices o maquiladoras. Aunque son de gran ayuda, requieren de instalaciones y/o configuraciones más complicadas.[ CITATION Vis15 \l 3082 ]

Figura 3. Máquina automática para impresión hidrográfica Fuente. https://bit.ly/2K9YwlZ Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.1.5

ELEMENTOS QUE CONFORMAN UN SISTEMA DE IMPRESIÓN HIDROGRÁFICA

2.1.5.1 Control de temperatura El control de temperatura es un instrumento para monitorear y controlar temperatura en cualquier sea el caso, consta de una entrada dada por un sensor que lee la variable a controlar, es decir la temperatura, y una salida dada por un calentador, es este caso una termo-resistencia. Existen varios tipos de controladores de temperatura, entre ellos tenemos: 

Controlador de temperatura On / Off

Es uno de los controladores de temperatura más sencillos del mercado. Tiene tan solo 2 posiciones apagado o encendido, consiste en que cuando la salida sobrepasa el valor de temperatura previamente configurado, se cierra; asimismo cuando la temperatura está por debajo de la temperatura estimada, se enciende.

Figura 4. Funcionamiento de un controlador on-off Fuente. http://www.puntoflotante.net/CONTROLONOFF.htm Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Controlador de temperatura proporcional

Este tipo de controlador es mucho más estable que uno del tipo on/off. Consta de un regulador que reduce la potencia a medida que la temperatura se acerca al punto previamente configurado, dando como resultado una temperatura constante. Una de sus grandes ventajas es que ahorra mucha energía por eso es uno de los más usados en cualquier proceso de control de calor.[ CITATION Ome13 \l 3082 ]

Figura 5. Funcionamiento de un controlador de temperatura proporcional Fuente. http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/instrumentacion_industrial4.php Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Controlador de temperatura PID

Los controladores tipo PID utilizan variables proporcional, integral y derivativo, de manera independiente, logrando captar la más mínima variación de temperatura y actuando sobre el sistema a controlar. Es muy eficiente para mantener la temperatura en recipientes con

pequeñas masas de agua, ya que son más susceptibles a cambios de temperatura. [ CITATION JMI16 \l 3082 ]

Figura 6. Funcionamiento de un controlador de temperatura PID Fuente. http://colab-proteus.blogspot.com/2014/05/disenode-compensador-en-adelanto-con.html Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.1.5.2 Sensor de temperatura 

Termistor

Es un tipo de sensor de temperatura que su funcionamiento consiste en la variación de resistencia de un semiconductor. Existen los de tipo NTC1 que al aumentar la temperatura disminuye la resistencia, y los de tipo PTC2 que al aumentar la temperatura aumenta la resistencia.[ CITATION Ecu11 \l 3082 ]

Figura 7. Sensor de tempersturatermistor Fuente. https://es.omega.com/prodinfo/termistores.html Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



RTD3

Son termómetros a temperatura que interactúa con una resistencia sometida a una temperatura, transformando dicha temperatura en una resistencia variable. Los materiales empleados para la construcción de sensores RTD suelen ser conductores tales como el cobre, el níquel o el platino, aunque los más comunes son los de platino por tener mejor linealidad, más rapidez y mayor margen de temperatura.[ CITATION Jor11 \l 3082 ]

1 NTC Negative Temperature Coefficient – coeficiente de temperatura negativo. 2 PTC Positive Temperature Coefficient – coeficiente de temperatura positivo. 3 RTD del inglés: resistance temperature detector - detector de temperatura resistivo

Figura 8. Sensor de temperatura RTD Fuente. http://www.emerson.co.jp/ja-jp/catalog/rosemount-78-temperature-sensor-ja-jp Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Termopar

Este tipo de sensor también llamado termocupla, se compone de dos metales diferentes, unidos en un extremo. Cuando la unión de los dos metales se calienta o enfría, se produce una tensión que es proporcional a la temperatura. Se basa en la transformación de calor en electricidad llamándose efecto termoeléctrico.

Las aleaciones de termopar están

comúnmente disponibles como alambre.[ CITATION Ome16 \l 3082 ]

Figura 9. Sensor termopar Fuente. http://www.dx.com/es/p/m6-screw-type-small-thermocouple-temperature-meter-sensor1m-259827#.WyksRFUzrIU Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.1.5.3 Elemento calefactor (Resistencia) Existen varios tipos de resistencias calefactoras que se mencionan a continuación: 

Resistencia tubulares

Se llaman tubulares porque tienen externamente un tubo que protege a la resistencia contra la corrosión y agentes externos. Pueden ser fabricadas en una amplia variedad de formas en fundas de cobre, acero inoxidable y tienen la característica de

resistencia

contra

los

choques

térmicos,

temperaturas y vibraciones[ CITATION Bro17 \l 3082 ]

corrosión, altas

Figura 10. Resistencias tubulares Fuente. http://www.brototermic.com/docs/catalogo-resistencias-calefactoras.pdf Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Resistencias tipo banda

Este tipo de resistencias son calefactores aislados con mica o cerámica que consiste prácticamente en una abrazadera la cual la abraza al área cilíndrica que se requiere calentar, las terminales de conexión pueden ser tipo tornillo o cables flexibles, existen una gran cantidad de tamaños y formas o en su defecto el que cumpla con sus requerimientos.

Figura 11. Resistencia tipo banda Fuente. https://www.jmi.com.mx/resistencias/resistencia-tipo-banda.html Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Resistencias por inmersión

Este un elemento llamado también resistencia por inmersión, se encarga de calentar en contacto directo el agua, líquidos, aceites en depósitos calentadores. Dado que todo el calor se genera dentro del líquido, se alcanza un rendimiento energético máximo. Este tipo de resistencia proporcionan alta transferencia de calor existen resistencias de diferente potencia según las cantidades de líquidos que se vaya a calentar, están disponibles en una amplia gama de tamaños, voltajes, potencias y materiales. A continuación, se muestran algunas de las características de dichas resistencias[ CITATION Jul17 \l 3082 ]

Tabla 9. Características de resistencias por inmersión

Forma Voltaje Potencia Material Protección contactos Densidad de carga recomendada para agua Densidad de carga recomendada para aceite

Tipo haz tubo 3U 220V CA 3KW – 9KW – 12KW Acero inoxidable, resistente a la corrosión IP40 a IP554 6,5 W/cm² 2,8 W/cm²

Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio



Cálculo de la potencia de la resistencia

Para el cálculo del valor de la resistencia según su potencia, usamos la siguiente fórmula que nos indica el calor que circula dicha resistencia entre el tiempo que tarda en calentarse el agua: P=

Q t

Ecuación 1. Cálculo de potencia de una resistencia Fuente: https://soloingenieria.net/foros/viewtopic.php?f=36&t=25548 Dónde: P: potencia [W] Q: Calor [KJ] t: tiempo [s]

Para calcular Q en función de la temperatura y la cantidad de agua que se encuentra en un recipiente usamos la siguiente relación:

Q=m*C (T2-T1) Ecuación 2. Cálculo de calor en función de temperaturas y masa de agua. Fuente http://www.resistencias-electricas.com/herramientas/calculo-de-los-calentadores-electricos/ Dónde: Q: calor [KJ] m: masa de agua [ kg] C: calor específico del agua [KJ/Kg*K] T2: temperatura final [ºK] T1: temperatura inicial [ºK]

1.3 2.2 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN 2.2.1

ALTERNATIVA 1

4 Grado de protección de IP (Ingress Protection) y una cifra índice de dos dígitos. La primera cifra tiene doble significado (protección para personas y medios de servicio), la segunda se refiere a la protección contra el agua.

Elaboración del prototipo para transferencia en hidro pintura usando control eléctrico y tres etapas de automatización tales como selección, aplicación y entrega. 2.2.1.2 Esquema

Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.2.1.3 Funcionamiento Por medio de este esquema se aplicaría una solución abarcando el área de control, donde se activará la resistencia calentando del recipiente de agua a una temperatura deseada usando el sensor RTD que emitirá la señal en la que el agua mantenga su elevación de calor medida y adecuada, abriendo los contactos del contactor de carga resistiva (LC1D32), apagando la resistencia eléctrica repitiendo el ciclo si lo requiera la necesidad. A continuación, se ejecutarán tres fases de proceso de preparación y aplicación del producto, donde la primera fase comprende la ubicación de la parte u objeto, la segunda fase es aquella donde se aplican varias acciones a la vez como son las siguientes; papel hidrográfico, activador reactivo y la pieza en posición vertical para sumergirla, culminando con la tercera fase esta se procede a entregar el objeto para un rápido enjuague de los residuos obtenidos anteriormente. Cuyas aplicaciones podrán mejorar el sistema de hidro pintura en el área industrial para un servicio masivo de partes pintadas. 2.2.1.4 Ventajas



Dada



significativamente el tiempo de producción. Se incrementa la seguridad del personal, especialmente en la fase que incluyen

la

eficiencia

y

precisión

del

proceso

automatizado,

se

reduce

temperaturas elevadas o entornos peligrosos (con productos químicos nocivos, reactivos). 2.2.1.5 Desventajas 

Su mantenimiento depende de los varios procesos de control que solo una persona



especializada debe realizar. Es necesaria una instalación eléctrica adecuada para su instalación y buen funcionamiento.

2.2.2

ALTERNATIVA 2

Elaboración del prototipo para transferencia en hidro pintura usando control eléctrico y dos etapas de automatización tales como selección y aplicación. 2.2.2.1 Esquema Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.2.2.2 Funcionamiento Se implementa control simple donde

se

resistencia

encenderá incitando

la del

depósito de agua a una temperatura

requerida

utilizando el sensor RTD que emitirá la señal para que agua conserve los grados Celsius necesarios, abriendo los contactos del contactor de carga resistiva (NC1-3210), disipando la resistencia eléctrica repitiendo el bucle de calentamiento. Por consiguiente, se iniciarían las dos fases de proceso de preparación y aplicación del producto, la primera fase abarca posición y selección de la parte u objeto, mientras que en la segunda fase se aplicaran varias operaciones a la vez siendo las siguientes; papel hidrográfico, activador reactivo y la pieza en posición vertical para

sumergirla y una vez emergida del proceso de transferencia por agua se presenta el producto para sus otras fases que se implementarían manualmente. 2.2.2.3 Ventajas  

Menor costo de instalación, operación y mantenimiento. Seguro para el supervisor del proceso, no interviene dentro de las aplicaciones químicas.

2.2.2.4 Desventajas  

Carece de etapas que proveen de un proceso automatizado más completo. Requiere personal con conocimientos básicos para su mantenimiento periódico. 1.4 2.3 PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

Analizaremos varios parámetros de selección, aquellos que nos ayuden a discernir la idea de la tomar un esquema de los prototipos para la satisfacción del proceso de transferencia en agua, aportando con la propuesta de solución más optima según las posibilidades alcanzables, a continuación, un breve concepto de cada parámetro utilizado: a) Mantenimiento, se define como la probabilidad de que un equipo no falle estando en servicio dentro de un período de tiempo determinado. b) Costos, estimado indicador lo que podría costar un artículo o grupo de artículos con un grado de aproximación relativo, ante la inexistencia de normas que permitan calcularlo con absoluto rigor. c) Confiabilidad, es un dato estadístico pues es una probabilidad la cual es determinada o calculada a partir de la información de los registros, la aceptabilidad de las personas incrédulas por naturaleza. d) Construcción, pretende definir el nivel de dificultad para elaborar el prototipo. Tabla 10. Valoración - Calificación

Parámetro Mantenimiento Costos Confiabilidad Construcción

1 Demasiado Muy Caro Regular Difícil

2 Frecuente Caro Buena Dable

Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.3.1

SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

3 Regular Asequible Muy Buena Viable

4 Poco Económico Excelente Fácil

Tabla 11. Descripción de Alternativas

ALTERNATIVA PONDERACI

ALTERNATIV

ALTERNATIV

ÓN (%)

A1

A2 (%

(%

MANTENIMIENT O

10

3

7,5

3

7,5

COSTO

25

2

12, 5

3

18, 75

CONFIABILIDA D

45

4

45

2

22, 5

CONSTRUCCIÓN

20

3

15

2

10

TOTAL

100

12

80

10

58, 75

Elaborado por: Lechón Bryan – Granda Patricio

2.3.2

CONCLUSIÓN DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

La alternativa 1 es la más viable, porque tiene un porcentaje de 80% y una valoración en la cual se convierte muy accesible para elaborar y con ello alcanzar las metas y sus objetivos propuestos en el proyecto, cumpliendo con los parámetros requeridos de acuerdo a la selección de alternativas según la Tabla 5.

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