PROYECTO CINTA

TRANSPORTADORA

PROFESOR: DAVID GONZÁLEZ. HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/USER/PLANCHIBUS

CURSO: 1º BACH C

ALUMNOS:

- ALEJANDRO MATEO JIMÉNEZ

- JOSÉ SERANO DÍAZ

- JUAN FRANCISCO ÁLVAREZ OLMOS

PROMOCIÓN: 2012/2013

ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN

2. FUNCIONAMIENTO

3. ELEMENTOS EMPLEADOS

3.1 SENSORES DE DISTANCIA SHARP

3.2 SENSORES DE REFLECTANCIASHARP

3.3 MOTOR REDUCTOR

3.4 SERVOMOTOR

3.5 CILINDRO NEUMÁTICO

3.6 VÁLVULA 5/2

3.7 REGULADORA DE CAUDAL

3.8 RODAMIENTOS

4. ESQUEMA NEUMÁTICO

5. CÁLCULOS REALIZADOS

6. APLICACIONES REALES

6.1 RODILLOS SUPERIORES E INFERIORES

6.2 TAMBOR MOTOR Y CONDUCIDO

6.3 MOTOR Y TIPO DE TRANSMISIÓN HABITUAL

6.4 FORMA DE TENSAR LA BANDA

7. PROBLEMAS SOLVENTADOS

8. FOTOGALERÍA

1. Introducción Las cintas transportadoras son utilizadas en multitud de aplicaciones. En nuestro proyecto en

concreto, hemos utilizado la cinta transportadora para poder transportar las cajas desde el

dispensador hasta el elevador. Durante el trayecto las cajas son seleccionadas y repartidas

según su color y tamaño.

Breve historia sobre las cintas transportadoras

Las primeras cintas transportadoras que se conocieron fueron empleadas para el transporte de

carbón y materiales de la industria minera. El transporte de material mediante cintas

transportadoras, data de aproximadamente el año 1795. La mayoría de estas tempranas

instalaciones se realizaban sobre terrenos relativamente plano, así como en cortas distancias.

El primer sistema de cinta transportadora era muy primitivo y consistía en una cinta de cuero,

lona, o cinta de goma que se deslizaba por una tabla de madera plana o cóncava. Este tipo de

sistema no fue calificado como exitoso, pero proporciono un incentivo a los ingenieros para

considerar los transportadores como un rápido, económico y seguro método para mover

grandes volúmenes de material de un lugar a otro.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales de los transportadores se

volvieron muy escasos, permitiendo que la industria de goma se volcara en crear materiales

sintéticos que reemplazaran a los naturales. Desde entonces se han desarrollado muchos

materiales para aplicaciones muy concretas dentro de la industria, como las bandas con

aditivos antimicrobianos para la industria de la alimentación o las bandas con características

resistentes para altas temperaturas.

Las ventajas que tiene la cinta transportadora son:

• Permiten el transporte de materiales a gran distancia

• Se adaptan al terreno

• Tienen una gran capacidad de transporte

• Permiten transportar un variedad grande de materiales

• Es posible la carga y la descarga en cualquier punto del trazado

• Se puede desplazar

• No altera el producto transportado

2. Funcionamiento Las cajas, provenientes del dispensador, entrarán al extremo izquierdo de la cinta gracias a que

un cilindro neumático de doble efecto las ha empujado. Las cajas serán de tamaños y colores

aleatorios. Las cajas tienen una misma base, pero diferente altura y caen de lado en la cinta. Al

comienzo de la cinta nos encontramos con 3 sensores. El primero de ellos es un sensor de

distancia analógico Sharp ‘’0A41SK F97’’, el segundo de ellos es un sensor de reflectancia QTR-

1A y el último de ellos otro sensor de distancia, pero en este caso es digital Sharp

‘’GP2Y0D810Z0F’’. Más adelante, se encuentra otro sensor analógico Sharp ‘’0A41SK F97’’. Los

dos sensores de distancia que se encuentran al comienzo de la cinta están separados una

distancia un poco menor que la de la caja de mayor tamaño, pero de tamaño superior al de las

cajas pequeñas. De esta manera somos capaces de detectar si la caja es grande o pequeña.

Entre los dos sensores de distancia, y a menor altura, se sitúa el sensor de reflectancia. El

funcionamiento de los sensores es sencillo: cuando la caja avanza por la cinta, pasa el primer

sensor sin que éste capte nada, sin embargo, una vez detectada la caja por el segundo sensor

de distancia, éste envía la señal al primer sensor: Si no detecta caja, se tratará de una caja de

pequeño tamaño (por lo que el sensor no mandarán ninguna señal al último sensor, haciendo

que éste permita el paso de la caja sin detener la cinta y haciendo que pase al elevador); si

detecta caja, se tratará de una caja de gran tamaño (y el sensor mandará la señal al último

sensor de detener la cinta cuando detecte una caja). Una vez detenida la cinta, el cilindro de

doble efecto será el encargado de expulsar la caja fuera de la cinta, y hacerla caer en la

plataforma en la que el servo toma el papel de clasificarlas según su color. Esto es gracias al

sensor de reflectancia situado al comienzo que, al detectar si la caja es negra o blanca, manda

la señal al servo para que éste gire hacia derechas o hacia izquierdas según el color de la caja

(clasificándolas de este modo según su color por separado).

3. Elementos empleados

3.1. Sensores de distancia Sharp 3.1.1 Sensores de distancia analógicos Sharp ‘’0A41 SK F97’’

Se trata de un receptor de rayos infrarrojos, es decir, un fotodiodo. Los sensores Sharp tienen

características como:

• Rango de detección

• Una interfaz adaptable

• Salida analógica que solo puede conectarse a un convertidor de analógico a digital

• Salida que puede ser conectada a un comparador de umbral de detección 3.1.2 Sensores de distancia digitales Sharp ‘’GP2Y0 D810Z0F’’

Son comúnmente utilizados en robótica para detectar objetos u obstáculos y para medición de

distancias. Aquí tenemos un caso de un pequeño robot que utiliza un sensor digital Sharp. Los sensores de distancia Sharp son una opción popular para muchos proyectos que requieren

de mediciones precisas de distancia y son muy económicos.

En nuestra vida cotidiana los sensores de distancia tienen muchas aplicaciones, como por

ejemplo en los coches que aparcan automáticamente o en parkings para señalizar si una plaza

está libre u ocupada (Thader). 3.2. Sensor de reflectancia Sharp QTR-1A Este pequeño módulo puede ser montado casi en cualquier sitio y es perfecto para la

detección de bordes y seguimiento de líneas. La salida está diseñada para ser medida poruna

línea digital I / O.

El sensor de reflectancia QTR-1RC lleva un LED infrarrojos y un par de fototransistores.

El fototransistor utiliza un circuito de descarga del condensador que permite a una línea digital

I/O en un microcontrolador tener una lectura analógica del IR reflejado, midiendo el tiempo de

descarga del condensador. Un menor tiempo de descarga del condensador es un indicio de

una mayor reflexión.

Gracias a su pequeño tamaño, las unidades múltiples se pueden disponer fácilmente para

adaptarse a diversas aplicaciones, tales como la de detección de líneas y detección de

bordes/proximidad.

Aquí podemos observar la posición de los tres prime ros sensores del proyecto. De izquierda a derecha: sensor de distancia analógico, sensor de reflectancia y sensor de distancia digital.

Vista inferior de los tres sensores. Podemos apreci ar que han sido colocados mediante bridas y soportes fabricados con madera. Los soport es azules corresponden con los dos sensores de distancia (separados entre sí una dista ncia menor a la de la caja mayor) y el soporte rojo corresponde al sensor de reflectancia.

Vista aérea de los tres sensores al comienzo de la cinta. El último de nuestros sensores corresponde a un sensor analógico y es el encargado de

detener la cinta cuando detecte una caja grande y así poder expulsarla. Ha sido colocado con

un soporte de madera azul y anclado mediante bridas. Ejemplo industrial del uso de estos sensores para m edir tamaños

3.3. Motor reductor de engranajes 462 rpm a 4.5v Los motores de corriente continua más comunes son actuadores muy potentes que giran a

demasiada velocidad como para poder utilizarlos en muchas aplicaciones robóticas. Por esa

razón se emplean los reductores habitualmente basados en engranajes. Los reductores de

engranajes son aquellos en que toda la transmisión mecánica se realiza por pares de

engranajes de cualquier tipo excepto los basados en tornillo sin fin. Sus ventajas son el mayor

rendimiento energético, menor mantenimiento y menor tamaño.

En las fotografías se aprecia el motor reductor usado en nuestro proyecto, que transmite su movimiento circular ya reducido de velocidad a través de dos poleas unidas mediante una correa (elástico). De esta forma conseguimos transformar el movimiento circular uniforme inicial en un movimiento rectilíneo continuo (el de la cinta).

Los motorreductores son muy utilizados en las industrias. Son apropiados para el

accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que necesitan reducir

su velocidad de una forma segura y eficiente. Los motorreductores se suministran

normalmente acoplando a la unidad reductora un motor eléctrico normalizado asincrónico

tipo jaula de ardilla, totalmente cerrado y refrigerado por un ventilador. Los engranajes,

casquillos y rodamientos de los reductores y motorreductores están lubricados, habitualmente

por inmersión o impregnados en la grasa lubricante alojada en la carcasa principal. Por lo

tanto, el mantenimiento pasa por revisar el nivel de aceite antes de la puesta en marcha. La

carcasa posee visibles tapones de llenado, nivel y drenaje del lubricante, que deben estar bien

sellados. Debe mantenerse especialmente limpio el orificio de ventilación. 3.4. Servo Motor digital MODELCRAFT Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente

continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de

operación, y mantenerse estable en dicha posición. Un servomotor es un motor eléctrico que

consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en posición.

En nuestro proyecto, el servo es utilizado para separar las cajas blancas de las negras (una vez que el cilindro las ha expulsado de la cinta) y distribuirlas a derechas o a izquierdas. Al servo (flecha roja) está unida una pieza de madera fabricada especialmente para realizar la función de distribuidora (flecha azul). Un servomotor es un motor especial al que se ha añadido un sistema de control (tarjeta

electrónica), un potenciómetro y un conjunto de engranajes. Con anterioridad los

servomotores no permitían que el motor girara 360 grados, solo aproximadamente 180; sin

embargo, hoy en día existen servomotores en los que puede ser controlada su posición y

velocidad en los 360 grados. Los servomotores son comúnmente usados en modelismo como

aviones, barcos, helicópteros y trenes para controlar de manera eficaz los sistemas motores y

los de dirección. Como podemos observar en las imágenes, los servos s on muy utilizados en aeromodelismo ya que permiten en óptimo control de alerones y el timón.

3.5. Cilindro neumático de doble efecto La fuerza ejercida por el aire comprimido expulsa al émbolo, en cilindros de doble efecto, a

realizar movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la

ida como en el retorno. Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos

en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial. En

principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y

doblado que puede sufrir el vástago salido. El cilindro de doble efecto utilizado en nuestro pr oyecto es accionado por aire a presión a 6 bares (6atm) y expulsa las cajas grandes de la cinta. SÍMBOLO

Cuando el aire entra al cilindro por la izquierda, el vástago sale y el aire es expulsado por la derecha (Flechas Rojas). Cuando el aire entra por la derecha, el vástago se recoge y el aire es expulsado por la izquierda (Flechas Azules). Los cilindros neumáticos tienen multitud de aplicac iones (tanto en industrias como en nuestra vida cotidiana) P.E ���� Puertas neumáticas de los autobuses. De entre la gran cantidad de aplicaciones que tiene n en las industrias, cabe mencionar su uso para transportar, para alimentación de objet os, para sujetar, para girar y voltear, para estampar y doblar, para alimentación de flejes , etc. Volteado mediante cilindros

Puerta de un autobús 3.6. Válvula 5/2 accionamiento eléctrico/muelle La válvulas distribuidoras se encargan de distribuir el aire en una dirección u otra, según estén

activadas o en reposo. Las válvulas son utilizadas en cualquier circuito neumático para el envío

de aire a diferentes elementos según su estado. La utilizada en nuestro proyecto es una válvula

5/2 activada a través de corriente eléctrica y con un retorno automático mediante un muelle.

Gracias a sus dos salidas (A y B) podemos conseguir que el aire (P) pueda entrar al cilindro por

una u otra de sus vías (haciéndolo salir o recogerse).

A B +

R S A B

RP

SP

3.7. Reguladora de caudal Hay dos tipos:

-Válvula reguladora bidireccional:

Regula la cantidad de aire en ambos sentidos. La regulación se realiza a través de un tornillo

exterior.

-Válvula reguladora unidireccional:

Sirve para regular el caudal del aire, en una sola dirección, mediante un tornillo exterior. Si el

aire circula en sentido contrario, la presión levanta la junta, dejando el paso libre.

El aire entra por la flecha roja y sale a menorvelocidad por la flecha roja SÍMBOLO

En esta parte del proyecto no ha sido necesario el uso de reguladora de caudal debido a que la

velocidad con la que salía y entraba el vástago era la adecuada y nos servía para realizar el

trabajo que deseábamos. En otras partes como el dispensador, sí que fue necesario su uso

para controlar tanto la salida como la entrada del vástago. 3.8. Rodamientos Es un tipo de cojinete, un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas

conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.

En el proyecto hemos utilizado los rodamientos en los ejes de los tambores, para permitir que

los ejes no estén fijos, sino que sean móviles.

Gif Explicativo sobre el funcionamiento de rodamientos: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/BallBearing.gif

4. Esquema neumático-eléctrico que se ha empleado

Foto 1 Foto 2

Explicación: Foto 3

• En la foto 1, la válvula está en reposo, por lo

que la presión va directamente desde 1

(toma de presión) hasta la salida 2 (que es la

encargada del retorno del vástago).

• En la foto 2, cuando cerramos el circuito

eléctrico, se pilota la válvula por la izquierda.

De este modo se cambia su estado y permite

al aire salir por la vía 4 (permitiendo la salida

del vástago y que el aire se expulse al

exterior por 3, el escape). Al dejar de

suministrar electricidad, la válvula deja de

pilotarse y vuelve a su estado inicial de

reposo (con el respectivo vástago del

cilindro recogido).

• En la foto 3, tenemos una alternativa para

situaciones en las que no dispongamos de

una toma de corriente eléctrica. Gracias a

que la válvula posee un interruptor, podemos activarla manualmente ya que hace la

función de pulsador (al estar pilotada, ocurriría lo explicado en el punto anterior).

4 2

51

3

Y1

v=0

Y1

0V

+24V 1

4 2

51

3

Y1

v=0

Y1

0V

+24V 1

4 2

51

3

Y1

v=0

Y1

0V

+24V 1

5. Cálculos

1)Fuerza de avance y retroceso del Cilindro

Datos P= 6 atm = 6 kp/cm2 D= 27 mm = 2.7 cm d= 12 mm = 1.2 cm

2) Velocidad del motor (en rad/s) Datos Velocidad motor = 462 rpm Velocidad en Rad/s = ?

1 revolución ����2 rad 462 revoluciones ���� X

X = 462 * 2 = 2902.8 rad / min ���� 2902.8 rad / 60 = 48.38 rad/s

3) Velocidad del eje del tambor Datos Diámetro Polea Tambor = 58 mm = 5.8 cm� Radio polea motor = 2.9 cm Diámetro Polea Motor = 35 mm = 3.5 cm� Radio polea tambor = 1.75 cm N1 (Motor) = 48.38 rad/s

4) Velocidad tangencial (velocidad lineal de la cin ta) Datos Diámetro Tambor = 34 mm = .0.034 m � Radio Tambor = 0.017 m

N = 29.19 Rad/s �

6. Aplicaciones Reales 6.1. Rodillos superiores e inferiores Los rodillos son utilizados para mejorar el deslizamiento de la cinta a través de todo su

recorrido. Podemos encontrar tanto rodillos en la parte superior como en la inferior, ya que es

necesario que cuando la cinta vuelva por debajo también disponga de rodillos que la tensen y

donde apoyarse. En nuestro caso, los rodillos son móviles y no son accionados por ningún elemento motriz (es

decir, solo sirven de apoyo), pero existen otro tipo de rodillos que giran individualmente y no

necesitan de una cinta. Son los llamados ‘’transportadores de rodillos’’ (consiste en un

dispositivo que, como su nombre indica, utiliza rodillos metálicos para facilitar el manejo y

traslado de una gran diversidad de objetos). 1.1 Tipos de rodillos -Rodillos guía -Rodillos amortiguadores -R odillos helicoidales -Rodillos de plástico

RODILLOS

Los rodillos pueden colocarse de forma estratégica (ver imagen) para permitir que la correa

tenga forma cóncava. Esto es muy útil cuando el objeto a transportar podría caerse de la cinta

si esta fuese recta y de esta forma evitamos el uso de barreras. 6.2. Tambor motor y conducido Podemos observar el tambor motor de nuestro proyecto (1ª foto) y diferentes ejemplos de

tambores motores usados en la industria. Están conectados a un motor que les transmite la

energía, al deslizarse la correa sobre ellos se transforma la energía circular en rectilínea.

6.3. Motor y tipo de transmisión habitual en estos casos El tipo de transmisión usada en nuestro proyecto es a través de un conjunto de engranajes

(que reducen la velocidad) y un par de poleas (que llevan el giro del motor desde el eje del

motor hasta el eje del tambor motriz).

Los elementos de transmisión más usados suelen ser correas industriales, poleas, bujes,

cadenas – piñones, cadenas de charnelas y cadenas dentadas. Cadenas de charnelas Cadenas y correas dentadas

TAMBOR MOTOR TAMBOR CONDUCIDO

6.4. Forma de tensar la banda Aunque, en la práctica, el tensado de las cintastransportadoras se suele determinar (a

menudo) tocándolas,resulta importante asegurarse de que el tambor motrizpueda accionar la

cinta sin que se produzca deslizamiento,incluso trabajando con la máxima carga.Debido a que

las cintas transportadoras sintéticas se relajantras el primer alargamiento, la fuerza tensora

efectivadisminuye durante un periodo de rodaje de varias horas,hasta que la fuerza

permanezca constante.Es importante que, ya en la misma instalación, la cintase haya tensado

suficientemente para garantizar unfuncionamiento sin deslizamiento tras la fase de

relajación.Por lo tanto, resulta importante realizar un procedimiento destensado correcto y

observar un mínimo alargamiento inicial.

En las fotos podemos apreciar los distintos mecanismos que son utilizados para tensar la

correa o cinta. Asimismo la cinta ha de estar correctamente alineada para un óptimo

funcionamiento.

Ejemplos de aplicaciones de las cintas transportadoras

-En diferentes sectores de la industria:

-En la minería para transportar la mena:

-En la industria alimentaria:

-En la fabricación de botellas o envases de todo tipo:

-En supermercados:

-En supermercados:

-En aeropuertos:

-En restaurantes japoneses:

7. Problemas solventados

Problema 1: ¿Por qué está el motor en esa solución y no en el lado contrario?

-Primeramente el motor se encontraba en la posición contraria la actual pero

descubrimos (mediante la práctica) que la cinta se sobreponía en la barrera lateral que

habíamos colocado para guiar correctamente la cinta. Este problema se debía a que si

la cinta iba en ese sentido, el tambor motriz no ‘’tiraba de ella’’, por lo que la fricción

era menor entre el tambor y la cinta (y ésta última se ondulaba al pasar el tambor). La

solución fue cambiar el sentido de giro del tambor motriz (lo que supuso que

tuviéramos que modificar las barreras para poder cambiar de posición el cilindro

neumático). Una vez intercambiado el sentido, la cinta tenía un recorrido recto y sin

problemas.

Problema 2: Material Banda Transportadora

Tras probar con varios materiales (entre los que se encuentran tela, cinta elástica y una

recámara de bicicleta abierta en canal) descubrimos que ninguno se adaptaba a

nuestras necesidades. Con la tela teníamos el problema de que no conseguía obtener

el rozamiento adecuado para que la cinta circulase sin problemas, por lo que

decidimos no usar este material. Al usar la cinta elástica tenías el problema opuesto,

debido a que estaba demasiado tensa no giraba de manera óptima. Pensábamos que

la recámara de bicicleta podía ser una buena opción, debido a que la goma es un

material capaz de mantener una cierta tensión. Al principio usamos una cortada en

canal, pero no fue útil, debido a que para unirla teníamos que usar grapas y éstas

entrecortaban el movimiento de la cinta al chocar con los rodillos. Finalmente al usar

otra recámara (en este caso sin abrir) conseguimos el objetivo deseado al pegar ambos

extremos con pegamento (que no entorpecía el paso por los tambores).

Problema 3: ¿Por qué solo hay rodamientos en uno de los tambores?

Realmente en nuestro proyecto hay rodamientos en ambos tambores (motriz y

conducido) aunque, en realidad, en el conducido no hubiera sido necesario. Esto se

debe a que el único tambor en el que es necesario que el eje sea móvil es en el motor

motriz (aunque en este caso, el tambor ha de estar pegado a su eje). En el extremo

opuesto, el tambor conducido no necesita rodamientos ya que su eje no tiene por qué

girar (sin embargo, el tambor no está fijo al eje, sino que puede girar libremente).

Problema 4: ¿Por qué llevan los tambores valonas?

Las valonas son las piezas circulares de madera (de diámetro superior al del tambor)

que están pegadas a sus dos opuestos. Su función es la de impedir que la cinta o correa

se salga de su trayectoria. Si no estuvieran las valonas, es muy probable que, al

accionar la cinta, ésta se iría desviando poco a poco hasta terminar por chocar con las

paredes laterales (con el posterior efecto de formar pliegues).

Problema 5: ¿Por qué hay tantos rodillos?

Decidimos colocar tantos rodillos (superiores e inferiores) debido a que además de

ayudarnos como soporte de la cinta (en la que ésta se sustenta), son los encargados de

hacer que la cinta avance de una manera recta y sin ‘’trompicones’’ ya que, al estar

todos colocados correctamente alineados y a una distancia equidistante unos de otros,

consiguen que el movimiento de la cinta sea el adecuado. Además nos sirven para

poder tensar la cinta y hacer que tenga un mejor rozamiento.

*Problema 6: ¿Por qué colocamos una guía interior en la cinta?

Al descubrir que las cajas debían caer de una forma determinada al siguiente nivel del

proyecto (elevador) nos vimos en el problema de que no todas las cajas caían del

mismo modo y en la misma posición. Por lo que necesitábamos solventar

urgentemente este problema para un buen funcionamiento del elevador. La respuesta

a nuestros problemas la encontramos en la colocación de una guía interior que nos

permitía conseguir que todas las cajas consiguieran llegar al final de la cinta en la

misma posición.

8. FOTOGALERÍA DEL PROYECTO