1.1 Antecedentes de la empresa

A partir de las experiencias de modalidades educativas de duración corta en países como Francia, Japón, Alemania, Estados Unidos y Canadá, el gobierno federal, en coordinación con los gobiernos estatales, inicia en 1991 la construcción del Subsistema de Universidades Tecnológicas. En México estas instituciones educativas imparten programas, cuyo principal atributo es desarrollar las destrezas específicas de una profesión.

Es así que en el año de 1991 y como resultado de estos estudios, la Secretaria de Educación se decidió partir de estos modelos educativos, adaptarlo y aplicarlo en nuestro país. De esta manera surgieron las tres primeras universidades tecnológicas: la Universidad Tecnológica de Nezahualcóyotl, Aguascalientes  y Tula-Tepeji.

Actualmente el Sub-sistema de Universidades Tecnológicas cuenta con más de 60 universidades tecnólogas distribuidas en 25 entidades federativas. Estas instituciones educativas imparten programas, cuyo principal objetivo es desarrollar las habilidades específicas de una profesión.

Como parte del Plan de Desarrollo Estatal 1999-2004 se  establece la creación de cinco universidades tecnológicas en los municipios de Ciudad Victoria, Reynosa, Matamoros, Nuevo Laredo y Altamira.

En Septiembre de 1999 el Gobierno del Estado de Tamaulipas con el apoyo del Gobierno Federal, inició los trabajos de creación de la que meses después sería denominada Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte.

Fue hasta Agosto 2000 cuando se creó la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, con instalaciones provisionales ubicadas en la zona centro de la ciudad. Inició la oferta educativa con cuatro carreras: Mantenimiento Industrial, Procesos de Producción, Electricidad y Electrónica y Electrónica y Automatización.

El ciclo escolar que recién iniciaba contó con 305 solicitudes a nuevo ingreso, de las cuáles 205 cumplieron con todos los requisitos previstos por la institución. La matrícula total estuvo distribuida en ocho grupos del turno matutino.
Debido a la demanda educativa en la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte, en la primera sesión del Consejo Directivo y previa autorización de la Coordinación General de Universidades Tecnológicas, se aprobó la creación del turno vespertino, dando inicio el 11 de diciembre del 2000 con una población de 72 alumnos distribuidos en tres grupos.

En Septiembre del 2002 la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte incrementa la oferta educativa pasando de cuatro a seis carreras las recién incorporadas son Mecatrónica y Administración y Evaluación de Proyectos.

Actualmente, la oferta educativa con la que cuenta la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte es: Mantenimiento Industrial, Procesos de Producción, Mecatrónica, Administración y Evaluación de Proyectos, Energías Renovables  y  Tecnologías de la Información y Comunicación. Esta última carrera fue incorporada recientemente, en el año 2010.

1.2 Descripción del problema

La empresa Green Apple, en base a una estrecha relación que tiene con la carrera de mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte,  notificando el problema que está surgiendo en el momento de llevar a proceso de pintura los diferentes productos de madera que dicha empresa maneja.

1.3 Justificación

En éste trabajo se aplicarán los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra formación como Técnicos Superior Universitario, para diseñar y realizar una máquina automatizada, que permita a la empresa el buen desarrollo del  proceso.

1.4 Objetivo

Se pretende facilitar el trabajo a la empresa Green Apple, para ser más eficaz y eficiente. Además el alumno empleara los conocimientos necesarios para realizar el trabajo.

1.5 Limitaciones

Las limitaciones que se están teniendo son:

Costo elevado de los materiales que se emplearán, el tiempo límite para realizar el proyecto, malas condiciones de uso de las máquinas, ya que se tienen que compartir con los demás compañeros.

2.1 Mecanismo

Un mecanismo es un conjunto de elementos capaces de producir o transmitir un movimiento o realizar una función determinada. Es una combinación de cuerpos rígidos o resistentes formados de tal manera y conectados de tal forma que se mueven uno sobre el otro con un movimiento relativo definido.

Una máquina es un aparato o artefacto que combina diversos mecanismos para aprovechar, dirigir o regular la acción de una fuerza y, gracias a la energía que recibe, efectuar un trabajo o facilitar la energía en otra forma, adecuada a un fin determinado. Las máquinas simples son cada uno de los artificios que la mecánica clásica considera como elementales y constitutivos de otros mecanismos más complejos (palanca, plano inclinado, polea, torno, tornillo y cuña).

2.2 Rodamiento

Es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el cual se apoya.

Figura 2.1 Rodamiento

2.3 Tornillo sin fin

En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un diente.

Figura 2.2 Tornillo sin fin

2.4 Tornillo de bolas

Es un elemento que convierte la rotación en movimiento lineal, consiste en un tornillo sin fin vinculado a una tuerca roscada por bolas (rodamiento).

Figura 2.3 Tornillo de bolas

2.5 Correa dentada

Es uno de los más comunes métodos de transmisión de la energía mecánica entre un piñón de arrastre y otro arrastrado, mediante un sistema de dentado mutuo que posee tanto la correa como los piñones, impidiendo su deslizamiento mutuo.

Figura 2.4 Correa dentada

Figura 2.5 Ejemplo de aplicación de la correa lineal dentada

2.6 Buje

Es un elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje. Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy elaborado de componentes que forman un punto de unión. Se caracterizan por su construcción y sistema de giro.

Figura 2.6 Buje

2.7 Válvula

Se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Figura 2.7 Electro-válvula

2.8 Reguladores de presión

Son aparatos de gran importancia en aplicaciones neumáticas.

Al ingresar el aire a la válvula, su paso es restringido por el disco en la parte superior. La estrangulación se regula por acción del resorte inferior.

El pasaje de aire reducido determina que la presión en la salida o secundario tenga un valor inferior.

La presión secundaria a su vez actúa sobre la membrana de manera tal que cuando excede la presión del resorte se contrae y el disco superior baja hasta cerrar totalmente el paso de aire desde el primario. Si el aumento de presión es suficientemente alto, la flexión de la membrana permitirá destapar la perforación central con lo cual el aire tendrá la posibilidad de escapar a la atmósfera aliviando la presión secundaria. Cuando la presión vuelve a su nivel normal la acción del resorte nuevamente abre la válvula y la deja en posición normal. 

Figura 2.8 Regulador de presión

2.9 Aerógrafo

 Es un dispositivo neumático que genera un fino rocío de pintura, tinte o revestimiento protector de diámetros variados y que sirve para recubrir superficies generalmente pequeñas con fines artísticos o industriales.

Puede constar de un atomizador con forma de lápiz para aplicar la aspersión con sumo detalle, tal y como requieren el sombreado de dibujos y el retocado de fotografías, así como también un contenedor con el material asperjado; en cambio, una pistola atomizadora es una herramienta similar, pero que es normalmente usada para trabajar con grandes superficies.

Figura 2.9  Aerógrafo

2.10 Interfaz

Es la conexión entre dos ordenadores o máquinas de cualquier tipo dando una comunicación entre distintos niveles.

Figura 2.10 Interfaces

2.11 Puerto

Es una forma genérica de denominar a una interfaz a través de la cual los diferentes tipos de datos se pueden enviar y recibir. Dicha interfaz puede ser de tipo físico, o puede ser a nivel de software.

Tipos de puerto

Puerto serie

Es una interfaz de comunicaciones entre ordenadores y periféricos en donde la información es transmitida bit a bit de manera secuencial, es decir, enviando un solo bit a la vez (en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits a la vez).

Figura 2.11 Puerto serie

Puerto paralelo

Es una interfaz entre una computadora y un periférico, cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos, enviando un paquete de byte a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando un bus. Mediante el puerto paralelo podemos controlar también periféricos como focos, motores entre otros dispositivos, adecuados para automatización.

Figura 2.12 Puerto paralelo

2.12 Motor paso a paso

Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.

Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.

Figura 2.13 Motor paso a paso

El ángulo de giro de estos motores es muy variado pasando desde los 90º hasta los 1.8º e incluso 0.72º, cada ángulo de giro, (también llamado paso) se efectúa enviando un pulso en uno de sus terminales, es decir que por ejemplo en motores que tienen 90º de giro por paso, se requiere 4 pulsos para dar una vuelta completa, mientras que en los de 1,8º necesitas 200 pulsos, y en los otros necesitas 500.

2.13 motor bipolar

Estos tienen generalmente cuatro cables de salida. Requieren de cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. Es necesario un puente H por cada bobina del motor, para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas), se necesita usar dos puentes H.

Figura 2.14 Bobinas del motor paso a paso bipolar

Figura 2.15 Conexión del motor paso a paso bipolar

2.14 Puente H

Un Puente H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.

Figura 2.16 Estados básicos del puente H

Figura 2.17 Circuito del puente H

2.15 Motor unipolar

Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar.

Figura 2.18 Bobina del motor paso a paso unipolar

Figura 2.18 Bobina del motor paso a paso unipolar