1. UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
VICERECTORADO ACADEMICO
DECANATO DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
PROPUESTA DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL “PID” PARA
LOS FORMADORES DE BUCLE DE PERFILES DE ACERO EN LA
EMPRESA COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL. PLANTA
BARQUISIMETO.
Autor:
Raúl Bravo
Tutor:
Marbelis Moreno
Cabudare, enero 2015
2. CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
La electricidad y electrónica, campo de la ingeniería y de la física aplicada
relativo al diseño y aplicación de elementos y dispositivos, por lo general circuitos
eléctricos y electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la
generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información. La electricidad
y electrónica juegan un papel muy importante, como por ejemplo; tenemos los
sistemas de comunicaciones, la automatización industrial, donde la mayor parte de los
dispositivos de control son electrónicos y de potencia, también el procesamiento de
datos y las investigaciones científicas y médicas, son aéreas que requieren de estas
ramas (electricidad y electrónica). En efecto la búsqueda o necesidad cada vez mayor
de aumentar la productividad y conseguir la calidad uniforme llevó a la industria a la
automatización basada en la electrónica y electricidad.
En la actualidad la electricidad y electrónica influye prácticamente en todos los
aspectos de la vida. Los aparatos y equipos eléctricos se usan de muchas maneras. Y
por tantas razones, que casi es imposible hacer un resumen adecuado de sus
aplicaciones; uno de los equipos el cual es empleado para dar soluciones a un sinfín
de problemas en la industria y zonas comerciales son los controladores lógicos
3. programables PLC, que no es más que un equipo electrónico de control que se basa
en un programa interno donde un operador definirá la secuencia de acciones que se
realizarán según los requerimientos de un proceso especifico. Esta secuencia de
acciones se ejercerá sobre las salidas del autómata a partir del estado de sus señales
de entrada.
A nivel mundial las siderúrgicas se han desarrollado de tal forma que han sido
de gran importancia para el desarrollo de los países mas importantes, según los
autores de “La inversión extranjeras en América Latina y el Caribe” dicen: una
docena de empresas siderúrgicas trasnacionales operan en América Latina y producen
el 82,6% del acero bruto en la región, cinco de ellas responsables del 30,7% del total
tienen matriz extranjeras y siete que producen el 51,9%. Todas ellas contribuyendo a
la realización de grandes proyectos de estructuras en la industria.
En Venezuela existen diferentes tipos de organizaciones industriales de
producción entre ellas se encuentra el COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL
antiguo SIDETUR, esta es una industria de alta producción que cuenta con dos
departamentos o líneas de producción (fundición y elaboración) ACERIA: donde se
fabrica el producto semielaborado (palanquillas) y el área de LAMINACIÒN: la cual
se encarga de transformar dicho producto en productos terminados (vigas y ángulos).
Con una experiencia de más de 60 años en la manufactura y comercialización de
productos siderúrgicos y metalmecánicos destinados a los mercados nacionales e
4. internacionales. Su capacidad de producción anual se encuentra actualmente en
840.000 toneladas en ACERIA y 545000 toneladas en LAMINACION.
Sidetur (1994), indica que es filial de Siderúrgica Venezolana S.A.C.A., Sivensa,
organización que desde su fundación en 1948, ha sido pionera en el desarrollo de la
actividad siderúrgica nacional. Actualmente las operaciones en el área de
manufactura, distribución y servicio, se desarrollan fundamentalmente para el
mercado siderúrgico de la construcción, agroindustrial y petrolero, en Venezuela y en
el exterior. Dedicada a superar con Excelencia Siderúrgica las expectativas de sus
clientes a través del mejoramiento continúo de sus procesos y productos. Esta
empresa u organización ha sido reconocida con el otorgamiento de los prestigiosos
certificados ISO 9001 para sus procesos y once certificaciones concedidas por
FONDONORMA.
En razón de esto, la empresa debe contar con un alto nivel de seguridad,
productividad, desarrollo de los recursos humanos, mejorar continuamente los
procesos y garantizar la preservación del ambiente y la seguridad de la gente;
misiones que se cumplen al implementar en los equipos actualización y
modernización haciendo de los equipos, equipos más confiables, eficientes y seguros;
contribuyendo con esto a la seguridad y el buen confort de los trabajadores que se
encargan de realizar las labores operativas para que los productos sean entregados a
tiempo y así cumplir con los pedidos a los consumidores y de igual forma cumplir
con las metas propuestas por la empresa.
5. En vista de que la empresa se proyecta a ser cada día más eficiente se ha
optado por sustituir una serie de elementos y dispositivos eléctricos y electrónicos en
un equipo de la línea de producción existente en el area de la LAMINACION
denominada FORMADORES DE BUCLES, la cual cumple una función importante
en la elaboración de los productos tales como ángulos y vigas tipo IPN y UPL; su
conformación consta de los siguientes elementos y dispositivos actualmente: tarjetas
electrónicas analógicas y digitales de tecnología alemana: estas son utilizadas para
tomar las referencias eléctricas de los dispositivos instalados en el campo (área de
trabajo) para realizar operaciones aritméticas y variar las velocidades en los motores
laminadores de 500kw (2 en total) y 600kw (1 en total) los cuales forman los senos o
también denominados bucles, las roto sonda óptica tipo ABB que no son más que
motores de 0,75 kw (2 en total) acoplados a una tarjeta electrónica que emiten señales
de hasta +10voltios y -10voltios cada vez que observan luz ultravioleta producida por
la los perfiles de acero durante el proceso, y temporizadores manuales entre otros de
los dispositivos con que cuenta el sistema. El equipo actualmente ha venido
presentando problemas en lo concerniente a la formación de los bucles los cuales
permiten que el producto laminado no salga con defectos de estiramiento y rupturas
de las barras, las cuales son rechazadas por el personal de control de calidad y por
ende son dirigidos al área de chatarra (producto inservible) generando costos
innecesarios de electricidad, transporte, mano de obra, desarmado de los trenes
laminadores, donde se debe aplicar trabajo mecánico bastante fuerte y agotador;
también trae como consecuencia paradas imprevistas y por ende perdidas de dinero.
6. Por lo antes expuesto se plantea la propuesta de diseño de un sistema de
control “PID” para los formadores de bucle de perfiles de acero en la empresa
COMPLEJO SIDERURGICO NACIONAL. Planta Barquisimeto. también se
instalara un controlador lógico programable (PLC) que es una computadora utilizada
en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos
electromecánicos, tales como el control de velocidad de los motores laminadores,
sensores fotoeléctricos, operaciones aritméticas de corrientes, etc.
Con la propuesta de diseño surgen las siguientes interrogantes
¿Con la sustitución de las tarjetas electrónicas, roto sondas y dispositivos
eléctricos en el sistema actual por el sistema de control PID (Proporcional Integral
Derivativo) e implementación de un PLC (controlador lógico programable) se lograra
disminuir las fallas en el equipo y por ende las paradas del proceso?
¿Con la propuesta, se obtendrán las piezas producidas acorde a las exigencias
del personal de control de calidad de la empresa Complejo Siderúrgico Nacional?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Se planteará propuesta de diseño de un sistema de control “PID” para los formadores
de bucle de perfiles de acero en la empresa Complejo Siderúrgico Nacional. Planta
Barquisimeto.
7. Objetivos Específicos
1. Se realizará un estudio previo en la selección de los equipos a utilizar para
minimizar los costos y aumentar la factibilidad del proyecto.
2. Se elaborará un manual de instrucciones donde se precisen las indicaciones
más prácticas para facilitar la comprensión del nuevo sistema a instalar en la
maquinaria y disminuir con ello tiempos de paradas por reparaciones y
mantenimiento.
3. Llevará a cabo los programas de control del PLC, que cumpla con los
requerimientos de funcionamiento del control para los formadores de bucle.
4. Se modificará los tableros de control y potencia
Justificación e Importancia
Debido a los múltiples problemas que se presentan en el proceso del laminado
de los ángulos y vigas por deterioro de los dispositivos y elementos electrónicos y
eléctricos; el producto terminado tienden a tener defectos que lo conducen al rechazo
por control de calidad, en dicha sección hay que tener una estricta vigilancia de las
variables involucradas en el mismo, acción que requiere la observancia por parte del
personal de operaciones, por tal motivo surge la necesidad de un sistema de control
PID y la automatización lógica programable PLC, que evite en gran medida todos
estos inconvenientes y permita el mejor desenvolvimiento del proceso con miras a
8. mejorar la calidad y eficiencia en la obtención del producto terminado.
Polo, Eje Conceptual y Línea de Investigación al cual corresponde.
Eje Conceptual →Diseño y mantenimiento de sistema inteligente
→Diseños, mantenimiento y supervisión de sistemas
Eléctricos y Electrónicos
→Control de sistemas Eléctricos y Electrónicos
Línea de investigación
↓
Al polo 2 → Hombre, Ciudad y Territorio
Alcances y Limitaciones
Alcances
El estudio tiene como alcance la propuesta de un diseño de un control “PID”
para los formadores de bucle de perfiles de acero en la empresa Complejo Siderúrgico
Nacional Planta Barquisimeto, con la finalidad reducir fallas en el sistema, costos por
perdida de energía eléctrica, mano de obra y tiempo, así como también mejorar el
9. ambiente de trabajo de las personas que laboran en ella.
Limitaciones
La propuesta de diseño hasta los momentos no posee alguna limitación
