Costo total del proyecto
$22,669.95 $3,627.19 $34,000.00 $60,297.14
Con el objetivo de realizar un estudio del precio del proyecto en comparación con el precio de una máquina nueva, se investigó el precio de máquinas con características similares a la máquina de inyección Battenfeld. Las máquinas con características similares a la máquina de inyección Battenfeld son las máquinas de inyección de la serie BMB. La Tabla 3.15 muestra las características de las máquinas BMB.
Tabla 3.15 Características de la máquina de inyección BMB. Especificaciones de la unidad de inyección
Diámetro de tornillo 38 mm
Longitud del tornillo 760 mm
Presión de inyección máxima 17 MPa
Volumen máximo de carga 40 cm3
Capacidad de calentamiento 5 kW
Zonas de calentamiento 4
Los costos de las máquinas de inyección fueron proporcionados por
Maquinaria DSW. En la Tabla 3.16 se muestran los costos de las máquinas
de la serie BMB.
Tabla 3.16 Costos de las máquinas BMB.
Elemento Cantidad Precio (pesos) Inyectora de plástico BMB 130-250 (Italia) 1 $1,106,220 Inyectora de plástico BMB 265-500 (Italia) 1 $1,359,600 Inyectora de plástico BMB 65-170 (Italia) 1 $1,155,660
56 La implementación del PLC resulta en un desempeño eficiente de la máquina, mejora la calidad del producto y reduce los costos de mantenimiento.
Además del estudio del costo de la máquina nueva en comparación con el proyecto, se llevó a cabo un estudio de costo-desempeño de un PLC Allen- Bradley en comparación con un PLC Siemens.
Las opciones a considerar son los PLC’s siguientes:
• Siemens: S7-200
• Allen-Bradley: MicroLogix 1200
Estos PLC son capaces de cubrir las necesidades de la aplicación (número de entradas y salidas, etc.). La Tabla 3.17 muestra los costos de ambos controladores.
Tabla 3.17 Costos de PLC’s.
Controlador (PLC) Costo
MicroLogix 1200 $5037.00
S7-200 $2438.20
El precio inicial de Allen-Bradley es mayor que el de Siemens, sin embargo, la selección de Allen-Bradley reduce el tiempo de implementación de comunicación e integración.
El objetivo final del proyecto es comunicar los controladores. Allen- Bradley cuenta con una herramienta de fácil integración, además, el resto de los PLC instalados son Allen-Bradley, por lo tanto la integración y comunicación entre controladores resulta más sencilla. Los tiempos y costos de instalación se reducen. La Tabla 3.18 muestra un ejemplo de los costos requeridos en la integración de unidades de una industria.
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Tabla 3.18 Costos de integración del PLC.
RUBRO ALLEN- BRADLEY SIEMENS Hardware $ 391 869 $ 418 234 Software $ 94 321 $ 121 700 Piezas de repuesto $ 24 300 $ 42 100 Capacitación $ 18 300 $ 47 500 Diseño e integración $ 1 099 000 $1 473 000
La integración de las máquinas de inyección es un ejemplo de integración a pequeña escala. La tabla muestra el ahorro que Allen-Bradley
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CONCLUSIONES
Se realizó la propuesta de control de una máquina de inyección de plástico que incluyó el estudio de operación de la máquina, el análisis de acondicionamiento, la programación y costos del proyecto.
El estudio de operación de la máquina se realizó a través del conocimiento del equipo, consulta de manuales, información bibliográfica y entrevistas a operadores que trabajan diariamente con las máquinas. El ciclo de inyección es un proceso secuencial, por lo tanto adecuado para programar en un PLC; sin embargo, el sistema actual no cubre de manera eficiente las necesidades de control por lo que la regulación de temperatura resulta en un alto porcentaje de piezas defectuosas.
Una vez que se registraron los requerimientos del sistema de control, se continuó con el análisis de acondicionamiento. Los resultados indican que la instrumentación de la máquina está en buenas condiciones y no es necesaria la renovación. La propuesta de control se realizó de la siguiente manera: primero, se identificó que la variable crítica del sistema es la temperatura, además la secuencia de inyección requería un accionamiento exacto del sistema hidráulico. La implementación del dispositivo TRIAC, el control PID y la modulación PWM, hacen el control de la temperatura más eficiente, debido a que el tiempo de respuesta se reduce, como se demostró la simulación en Matlab.
El PLC envía una señal de accionamiento exacta a las válvulas del sistema hidráulico, evitando los retrasos o adelantos que ocurrían con el tablero electromagnético.
Para seleccionar el PLC se tomó en cuenta el número necesario de entradas y salidas. Finalmente, se realizó la programación del ciclo de inyección incluyendo el nuevo control PID para la variable de temperatura. La programación de la secuencia de inyección se realizó a través del
60 reconocimiento de los sensores y actuadores que participan en cada etapa. No es posible simular la respuesta del programa de ciclo de inyección; sin embargo, la técnica GRAFCET asegura el orden secuencial de los accionamientos.
Se obtuvo una propuesta que mejora el sistema de inyección, ya que el PLC permite una secuencia de accionamiento libre de retrasos y un sistema de control de temperatura más eficiente. La instalación del PLC asegurará un bajo índice de piezas defectuosas, un incremento de la producción y un bajo costo de mantenimiento con lo que se cumple el objetivo del proyecto.
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