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DESARROLLO DE UN SISTEMA DE MOVIMIENTO QUE PERMITA LA INYECCIÓN Y EL CONTROL DE CALIDAD DE FILTROS DE AIRE

Eilyn Carolina Enamorado Silva

Estudiante de Pregrado de Ingeniería Mecánica

Código: 201425687

[email protected]

Teléfono: 3134054856

Proyecto de Grado

Asesor: Giacomo Barbieri, phD.

Profesor Asociado

Departamento de Ingeniería Mecánica

Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

2020

Bogotá DC, Colombia

Tabla de contenido I. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... 3 II. METODOLOGÍA ..................................................................................................................................... 3 III. SISTEMA QUE PERMITA LA INYECCIÓN DE FILTROS DE AIRE ........................................... 4

1. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD ........................................................................................ 4 2. INVESTIGACIÓN (ESTADO DEL ARTE) ...................................................................................... 4 3. DECLARACIÓN DE OBJETIVOS ................................................................................................... 7 4. ESPECIFICACIÓN DEL SISTEMA ................................................................................................. 7 CASO DE ESTUDIO ..................................................................................................................................... 7 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE ........................................................................................................ 7 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA ........................................................................................................ 7 5. IDEACIÓN E INVENCIÓN ............................................................................................................... 7 6. ANÁLISIS FUNCIONAL ................................................................................................................... 8 8. DISEÑO DETALLADO ...................................................................................................................... 9 9. PROTOTIPADO: CONSTRUCCIÓN, VERIFICACIÓN Y VALIDACIÓN .............................. 10 10. ENSAYOS: RESULTADOS Y CONCLUSIONES .................................................................... 11

IV. SISTEMA QUE PERMITA EL CONTROL DE CALIDAD DE FILTROS DE AIRE TIPO CANALETAS ................................................................................................................................................... 11

1. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD ...................................................................................... 11 2. INVESTIGACIÓN (ESTADO DEL ARTE) .................................................................................... 11 3. DECLARACIÓN DE OBJETIVOS ................................................................................................. 15 4. ESPECIFICACIÓN DEL SISTEMA ............................................................................................... 15 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE ...................................................................................................... 16 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA ...................................................................................................... 16 5. IDEACIÓN E INVENCIÓN [SISTEMA MECÁNICO] ................................................................ 16 6. ANÁLISIS FUNCIONAL ................................................................................................................. 17 8. DISEÑO DETALLADO [METODOLOGÍA ENSAYO DE SENSORES] ................................... 17 9. ENSAYOS: RESULTADOS Y CONCLUSIONES ......................................................................... 18

10. RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 20 V. REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 22 VI. ANEXOS ................................................................................................................................................. 25

I. INTRODUCCIÓN

Imagen 1. Ejemplo de matriz diseñada para un tamaño específico de partículas. [22]

Los filtros son dispositivos compuestos por un material fibroso y poroso que sirve para remover las partículas contaminantes halladas dentro de un fluido (dicho fluido puede ser agua, aceite, gasolina u otro) [1].

Imagen 2. Paso de fluido con contaminantes a través de un filtro. [23]

El fluido es forzado a través de la matriz para detener el paso de partículas indeseadas y se utilizan en aplicaciones donde la calidad del aire es importante, especialmente en los sistemas de ventilación de edificios, en motores de combustión interna, compresores de gas y turbinas de gas [2]. El tipo de papel y la matriz que forman las fibras depende de la aplicación para la cual se requiere un filtro; de acuerdo al tamaño de las partículas que se deben eliminar. La partículas de contaminante que se eliminan generalmente tienen una tamaño menor o igual a 50 μm. Los dos estándares más comunes requieren que un filtro de aire elimine (del aire que lo atraviesa) el 99.95% (Estándar Europeo) [4] o el 99.97% (Estándar ASME) [5] de partículas que tienen un tamaño mayor o igual a 0.3 μm.

Importancia de los filtros de aire

Aunque la Revolución Industrial que surgió a mediados del siglo XIX permitió el desarrollo de importantes avances tecnológicos, también se introdujeron contaminantes provenientes del uso de carbón a las fuentes de agua y de aire alrededor de todo el mundo. Como ejemplo de ello, durante el Gran Smog de 1952 en Londres, varias toneladas de hollín proveniente de chimeneas y automóviles se mezclaron con el aire condensado y mataron a al menos 4000 personas [1].

La lluvia ácida, descubierta por primera vez en la década de 1850, fue otro problema resultante de las plantas de carbón [2]. Las plantas de carbón liberaban a la atmósfera compuestos de azufre y

nitrógeno que afectaron la vegetación, los peces, el suelo y los bosques.

Para el 2007, el 46% de todos los estadounidenses residían en condados con niveles poco saludables de ozono o de partículas contaminantes, según la Asociación Americana del Pulmón (ALA). El ozono es un gas irritante que se forma por la reacción de la luz solar con los vapores emitidos cuando los automóviles y camiones, fábricas, plantas de energía y otras fuentes queman combustible. Este químico puede provocar ataques de asma, dolor en el pecho e incluso la muerte. Para el 2017, la contaminación del aire (tanto de interiores como exteriores) contribuyó al 9% de las muertes en todo el mundo [3]. La contaminación por partículas en el aire es microscópica y se deriva de "una mezcla compleja que puede incluir cenizas, bacterias, hollín, gases de escape Diésel, productos químicos, metales y aerosoles. La contaminación del aire contribuye al desarrollo de enfermedades respiratorias y cáncer. En el caso de los motores de combustión interna, la succión de aire es imprescindible para su funcionamiento. Sin embargo, cuando se succiona aire contaminado, las partículas de éste se mezclan con el lubricante y crean una película abrasiva que causa desgaste a las superficies en movimiento. Entre estas superficies y piezas se pueden encontrar las partes internas del motor, como válvulas, pistones y paredes de cilindros. El resultado es un consumo excesivo de aceite, un bajo rendimiento del motor y, finalmente, una la falla generalizada del mismo. El desarrollo de filtros que puedan procesar cada vez una mayor cantidad de contaminantes se ha vuelto importante. Debido a la creciente preocupación por la calidad del aire alrededor de todo el mundo, se esperaba que desde el 2015 al 2020 el mercado de los filtros de aire superara los 19 billones de dólares y que éste siga en aumento [4]. -Abstract: En este caso, se desarrolló un sistema que permitiera la inyección de distintos moldes disponibles con el fin de evitar defectos en el empaque de filtros de aire y se estudio la viabilidad del uso integrado de dicho sistema con un sensor para permitir verificar la calidad del los filtros.

II. METODOLOGÍA En este caso, el proceso se dividió en dos etapas. La primera consistió en el diseño, la construcción y el ensayo del sistema de movimiento que permitiera la inyección de filtros de aire y la segunda parte consistió en el análisis para el uso de los sensores y la posibilidad de integración del sistema. La metodología que se implementó para cada etapa se basó en el proceso de diseño propuesto en el libro “Diseño de Maquinaria, Norton, 5 Ed”. Seguir una metodología de diseño permite entender que se deben aplicar varias técnicas y principios científicos con el objetivo de definir completamente y en detalle un dispositivo, proceso o sistema para permitir su realización, con el fin de solucionar un problema. Este proceso es iterativo y la metodología provee pautas para entender si para un determinado mecanismo se deben considerar las posiciones, velocidades, aceleraciones, los esfuerzos y las fuerzas inerciales causadas por el movimiento. Es

decir, si se debe estudiar cinemática, dinámicamente o si en su defecto, ambos análisis deben ser considerados. La metodología descrita en el libro establece los siguientes pasos:

1. Identificación de la necesidad: Generalmente es una declaración corta a la cual pueden faltarle detalles, tanto sobre los requerimientos de diseño como los funcionales.

2. Investigación o marco teórico: Es una recopilación de información que hace referencia a la física, la química y/u otros principios relacionados con la necesidad existente. Es una oportunidad para entender si el problema o algunos problemas similares se han resuelto con éxito en el pasado. También puede encontrarse con que existe un producto en el mercado que ataca la necesidad y que representa una solución más económica al proceso de construir y diseñar un mecanismo.

3. Declaración de objetivos: Una vez se tenga una visión más completa sobre los principios relacionados al problema, se establecen objetivos concisos y generales. Estos no deben predecir una solución para evitar estancar el diseño creativo, deben establecer la funcionalidad esperada.

4. Especificación del sistema: Se describe el desempeño o funcionamiento – lo que el sistema debe hacer, más no el diseño del mecanismo – cómo debe hacerlo.

5. Ideación e invención: Proceso para alentar el desarrollo creativo de la solución mediante el uso de varias técnicas. Es recomendado no juzgar la calidad de las ideas en este punto, realizar lluvia de ideas, utilizar sinónimos y/o analogías; como convertir un problema mecánico a un problema de fluidos o un problema eléctrico

6. Análisis: Se realiza un análisis de las opciones para cumplir con la solución, utilizando herramientas que permitan realizar modelos, simulaciones y/o los cálculos pertinentes.

7. Selección: Por medio de un análisis comparativo de las

soluciones existentes, se establece .

8. Diseño detallado: Mediante el uso de herramientas de modelado 2D y 3D se presentan las partes del sistema y el ensamble. Es necesario detallar las dimensiones y el material de cada pieza.

9. Prototipado: Se construye el sistema previamente diseñado para analizar la efectividad de la solución y notar posibles fallas que se hayan podido llevar a cabo dentro del proceso de diseño. Es posible que el prototipo se realice a escala o se realice una representación simplificada.

10. Ensayos: Estos ensayos pueden ser sencillos o variar en complejidad. y complementan el proceso de prototipado en el objetivo de analizar la efectividad de la solución y notar posibles fallas que se hayan podido llevar a cabo dentro del proceso de diseño.

11. Producción: Luego de la posible iteración de algunos

pasos en la metodología de diseño hasta corregir cualquier falla, el diseño está listo para producirse. Puede necesitarse un solo ejemplar o millones de ellos.

Cabe resaltar que los pasos descritos sirven como guía para abordar un problema. Sin embargo, es posible que en algunos casos no se lleven a cabo todos los pasos. Por ejemplo, el prototipo puede llegar a ser el producto final, si no es requerido realizar cambios, es posible que el establecimiento de los pasos no sea lineal o que se agreguen sub categorías – dependiendo de los requerimientos de cada problema.

III. SISTEMA QUE PERMITA LA INYECCIÓN DE FILTROS DE AIRE

1. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

Una empresa Colombiana productora de filtros, se planteó nuevos objetivos estratégicos para el año 2020. Entre ellos se encuentra el desarrollo de filtros nuevos. Sin embargo, los ensayos de inyección manual de los empaques de dichos filtros no fueron satisfactorios, pues el poliuretano de la inyección curaba antes de que la inyección terminara y aparecían defectos como desniveles, grietas y/o la separación del material.

De acuerdo a esto, se hacía necesario desarrollar un sistema que permitiera la inyección de los distintos moldes, con variadas geometrías bajo una boquilla fija; con el fin de evitar los defectos del empaque.

2. INVESTIGACIÓN (ESTADO DEL ARTE)

Filtración e importancia de empaques

Imagen 3. Proceso de succión de aire simplificado. [25]

Los filtros se posicionan dentro de una carcasa. La carcasa cuenta con apoyos especiales que impiden el movimiento del filtro por medio de presión, de manera que exista la succión de aire del ambiente y su flujo hasta llegar al motor.

En materia de filtración de aire, existen dos (2) mecanismos o formas en las que el proceso se lleva a cabo.

Imagen 4. Estructura de un filtro de aire - plisado tradicional. [24]

Imagen 5. Partes de un filtro de aire tradicional.

Imagen 6. Paso de aire a través de un filtro tradicional. [26]

El primer tipo de filtro consiste de 4 piezas principales; los empaques, el medio filtrante y la malla. Son 2 empaques; uno inferior y uno superior. El empaque inferior es completamente macizo y sella el filtro. El empaque superior posee un agujero en el centro que permite el paso del aire hacia el motor luego de pasar por el medio filtrante (imagen 6) o del entorno al motor (filtración inversa – donde el aire ambiente ingresa desde el agujero central).

Imagen 7. Empaque de filtros tipo canaleta. [27]

Imagen 8. Estructura de filtros con canaletas.

Para el segundo mecanismo se utilizan filtros con canaletas. Este consiste en que se posicionan (una sobre otra) capas de papel cuya estructura final se asemeja a un panal de abejas. Al papel se le crea un sello intercalado. Es decir que, una de las entradas está sellada, mientras que la siguiente no. Al otro extremo del papel también existe un sello creado con adhesivo. Este sello va intercalado de la misma manera, pero se corre una posición. Lo que quiere decir que si en un extremo, el papel está abierto, al otro estará sellado. De esta manera, el aire puede entrar por el canal que crea el papel corrugado. Cuando el aire entra por el canal y fluye hasta el otro extremo, se encuentra con el adhesivo (agujero sellado) pero no tiene más opción que atravesar el medio filtrante (papel) y salir por el agujero circundante que se encuentre abierto (imagen 8) [7].

Como es posible observar en cualquiera de los casos, los filtros no están completos si no poseen un empaque que no interfiera en el proceso del paso de aire y permita posicionarlos de manera segura (sin permitir entradas indeseadas de aire no filtrado) dentro de la carcasa del sistema. Usualmente, estos empaques se obtienen por medio de la inyección de piezas plásticas - entre ellas, las del grupo de poliuretanos.

Los moldes de inyección se diseñan de acuerdo a los acabados que se quieran obtener y al tamaño de la referencia del filtro.

Inyección de Poliuretanos

Los poliuretanos son polímeros orgánicos ligeros, flexibles, resistentes y duraderos [18]. Típicamente, se forman utilizando dos componentes: di o poli-isocianato y poliol. Se usan desde 1937, donde su uso inicial fue como recubrimiento para aviones militares de la Segunda Guerra Mundial [17].

Imagen 9. Estructura de una inyectora para poliuretanos. [23]

Usualmente, el isocianato y el poliol se mantienen en tanques separados. Ambos fluidos se bombean hacia un cabezal, donde se

encuentran a alta presión y se mezclan a velocidades entre las 1800 y 3600 [rpm]. Dicha mezcla se inyecta a baja presión a través de una boquilla fija sobre un molde. El cuerpo del filtro (papel y malla) se posiciona de manera correcta dentro del molde apenas termina la inyección. Luego, se permite que la mezcla repose en el molde el tiempo suficiente para que expanda y cure. Debido a que se puede usar una variedad de diisocianatos y una amplia gama de polioles para producir poliuretano, es posible producir un gran espectro de materiales con densidades, colores, resistencias y texturas diferentes con el fin de satisfacer las necesidades de aplicaciones específicas [17].

Las mezclas de poliuretano cuentan con tiempos de reacción y curado específicos. El curado es el tiempo que toma la mezcla de inyección en llenar el molde, crecer hasta su forma final y enfriarse.

No es rentable para las industrias contar con muchas mezclas que posean tiempos diferentes de curado que faciliten el llenado de los moldes grandes. Cuando se cuenta con una mezcla de poliuretano a utilizar para crear el empaque de los filtros, los tiempos de curado están definidos. Sin embargo, se dificulta la posibilidad de desarrollar filtros de distintos tamaños. Si un molde es lo suficientemente grande y la inyección debe realizarse manualmente, el poliuretano comenzará a curar antes de que la inyección termine y esto causa defectos como burbujas, desniveles, grietas y/o la separación del material [16]. Los desniveles y la separación de material podrían llegar a ser defectos lo suficientemente significativos como para dejar de ser estéticos y pasar a ser funcionales. Además, si la forma del molde es compleja, se hace aún más difícil inyectarlo en poco tiempo con una boquilla fija (imagen 9).

Calidad de aire filtrado

Para garantizar la calidad del aire filtrado por medio del ajuste dentro de la carcasa, es necesario asegurarse de que haya la suficiente cantidad de poliuretano en el empaque.

Sistemas de movimiento en un plano 2D

Los cabezales de las inyectoras son pesados, se hace más eficiente mover el molde bajo la boquilla; en un plano 2D.

Este tipo de sistemas se puede armar o comprar..

Imagen 10. Partes de un sistema de movimiento en el plano 2D. [28]

Soportes y guías

Típicamente, los soportes se fabrican de una extrusión de aluminio. En algunos casos la superficie de soporte para el montaje se mecaniza, junto con la base para obtener la precisión adecuada. El diseño de estos componentes debe estudiarse y optimizarse para que resista los esfuerzos de flexión bajo la carga estimada. Las guías se unen a la base para facilitar el movimiento. Los tipos principales son guías de bola, rueda y prisma. Fuerza motriz (actuadores) Estos actuadores generalmente funcionan mediante la conversión de movimiento giratorio a movimiento lineal por medio del empleo de un motor tipo paso - paso o servo. Los actuadores más comunes son los husillos de bolas, los tornillos de avance y las correas de transmisión. Soportes lubricación y sellos Cada sistema posee requerimientos especiales para la lubricación de una o varias piezas. Algunos sistemas no lo requieren, como las guías en forma de prisma. Lo que se hace relevante, es el hecho de garantizar un acceso fácil a los espacios de lubricación con accesorios especiales, en caso de que se requiera. Luego, es necesario realizar una investigación sobre los tipos de software y el hardware que pueden utilizarse para controlar y programar el movimiento del mecanismo sobre el plano cartesiano. Algunos de los mecanismos de control que se pueden encontrar son los siguientes: Hardware Motor paso – paso [19]: Un motor paso-paso consiste de una serie de bobinas electromagnéticas y de un eje central (rotor) con imanes permanentes montados sobre él. Cuando las bobinas que rodean el eje reciben corriente, se crean campos magnéticos que repelen o atraen a los imanes y una fuerza que permite la rotación del eje. Driver [21]: Los motores paso a paso convierten la señal de entrada como trenes de pulsos (típicamente de onda cuadrada) en un incremento definido con precisión en la posición del eje. Cada pulso mueve el eje a través de un ángulo fijo. La velocidad de rotación del eje del motor está directamente relacionada con la frecuencia de los pulsos de entrada y la duración de la rotación está directamente relacionada con el número de pulsos de entrada aplicada. El driver se encarga de relacionar la información del código generado para el movimiento deseado y convertirla en el equivalente de los pulsos. Servo motor [20]: El diseño de los servo motores es muy similar a los motores paso a paso. Sin embargo, estos poseen una cantidad menor de polos. Como resultado de las modificaciones, los servo motores funcionan a mayores velocidades y ofrecen un torque constante. Encoder: Los servo motores funcionan en bucle cerrado, lo que permite retroalimentación. En este caso el drive se comunica con el motor para que gire al ángulo deseado y el encoder se encarga de medir el numero de pasos reales que ha ejecutado el motor,

compara y le encarga al driver que adicione los pasos faltantes (de ser el caso) para llegar al ángulo requerido [20]. Software Para controlar los drivers se puede utilizar cualquier programa con el que se pueda transferir la información y generar los pulsos. Entre estos programas se encuentran las plataformas de Arduino, Raspberry y los PLC’s. El empleo y la decisión de utilizar una plataforma específica depende de la aplicación.

3. DECLARACIÓN DE OBJETIVOS

a. Objetivo general

i. Generar un sistema de movimiento en un plano 2D que permita la inyección de poliuretano para distintos moldes bajo una boquilla fija.

b. Objetivos específicos

i. Revisar los requerimientos para el diseño del sistema

de movimiento en un plano 2D. ii. Diseñar los componentes necesarios para el sistema

de movimiento en un plano 2D. iii. Construir el sistema de movimiento. iv. Realizar las conexiones eléctricas del sistema

(motores, drivers, pantalla de programación). v. Ensayar las conexiones, el posicionamiento de la

mesa y las velocidades adecuadas. vi. Realizar ensayos de inyección para uso del sistema de

movimiento y presentar resultados. vii. Presentar los resultados en un escenario técnico-

científico apropiado.

4. ESPECIFICACIÓN DEL SISTEMA CASO DE ESTUDIO

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

1. Capacidad: el área de la base debe permitir posicionar

moldes de hasta 400 [mm] de diámetro o de largo – en caso de que no sea un molde redondo.

2. Altura del sistema: Debe ser posible posicionar el sistema bajo la boquilla de la inyectora de poliuretano, de manera que exista el espacio suficiente para el molde – que no existan problemas de interferencia entre el molde y la boquilla.

3. Posición del molde: La ubicación del molde debe permitir que la inyección de poliuretano se realice en la ubicación correcta, dentro de los canales adecuados.

4. Tiempo de inyección: Los tiempos de inyección son pequeños y dependen de la cantidad de material. Estos se encuentran entre los 10 segundos.

5. Costo: No existe presupuesto definido, la compra de los ejes y otros materiales la realiza la empresa según las cotizaciones.

6. Unión: Para poder realizar un barrido a toda el área requerida, el sistema debe poder acoplarse, tanto mecánicamente como electrónicamente a la mesa de

coordenadas previamente diseñada para la inyección de filtros.

7. Confiabilidad: Tanto la plataforma de control como las conexiones del sistema deben ser robustas para que siempre se pueda esperar resultados sin fallas en el sistema de control.

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

Tabla 1. Requerimientos del sistema de movimiento.

Nombre Categoría Descripción Prioridad Verificación

Dimensiones Req. funcional

Debe ser posible posicionar moldes con un área de hasta 400 x

400 [mm]

Alta Medidas

Confiabilidad Req. funcional

El sistema determinado debe

poder montarse con conexiones estables

Alta Uso continuo

en ensayos

Exactitud Req. funcional

La mesa debe estar posicionada de manera

que el poliuretano caiga en la posición

adecuada – si esto no ocurre, cae de manera incorrecta dentro de los moldes y cura antes de tiempo

Alta Ensayos

Automatización Req. funcional

Una vez se elija la referencia, la mesa

debe aceptar la señal de la inyectora para

comenzar el movimiento

Alta Ensayos

Entrada Req. funcional

La entrada del sistema debe ser un archivo en

código G que represente la figura a

generar

Media Ensayos

Salida Req. funcional

Movimiento en forma de la inyección

necesaria

Alta Ensayos

Tiempo Req. funcional

Debe ser posible variar el tiempo del

movimiento para que se ajuste al tiempo de

la inyección de Poliuretano

Alta Ensayos

Costo Req. funcional

Se observa que el diseño sea funcional,

útil y robusto

Media Aprobación de

compra Velocidad mesa de coordenadas

Req. funcional

Debe ser posible variar las velocidades de la mesa de coordenadas

para cumplir adecuadamente con los tiempos de inyección

Alta Ensayos

Mantenimiento Req. funcional

El mantenimiento debe ser sencillo. No debe

caer poliuretano sobre el sistema de movimiento

Media Ensayos

5. IDEACIÓN E INVENCIÓN

1) Sistema de movimiento lineal en el plano 2D

La empresa consideró que la mejor opción sería comprar el sistema de movimiento. Para ello, se ofrecieron dos opciones de sistemas

que cumplieran con las especificaciones de longitud y recorrido necesarias.

Tabla 2. Opciones para compra de ejes X e Y. Opción 1 Opción 2

Ejes para construcción de máquina laser

Contenido del kit: - Cabezal láser Barras de aluminio anodizado Cabezal láser para espejo de 19 o 25 mm y lente de 15 o 20 mm Montaje para espejo de 19 o 25 mm - Soportes Deslizador "X" Deslizador "Y" Montajes de tubo Interruptores de límite Acoplamiento axial de 3 bandas Pista deslizante "X" Pista deslizante "Y" Base acero inoxidable axial - Equipo de reducción Caja de engranajes de reducción: para X e Y (2) motor paso a paso Nema 23 de alto torque trifásico 5A Velocidad: X: 900mm/s, Y: 500mm/s – montaje más grande Velocidad: X: 1500mm/s, Y: 500mm/s

Mesa X Y Contenido del kit: (2) Driver controlador de motor paso a paso Fuente de alimentación de 24 [V] Ejes X e Y (C-Beam) (2) Motor paso a paso NEMA 23 de alto torque Velocidad máxima: 8000 mm/min

USD 435 – 795 (dependiendo del tamaño y sin cálculo costo de envío)

USD 590 con costos de envío

2) Base para filtros de distintos tamaños

Dado que es necesario poder posicionar distintos diseños de moldes, no es ideal diseñar un soporte específico para cada uno. Por ello, se pensó en una base plana sencilla con dos topes laterales que permitan fijar cualquier molde con unos límites bajo la boquilla de inyección. De esta manera, es posible conocer la posición del molde dentro de cualquier punto de la base y bajo la boquilla – lo cual es óptimo para programar el recorrido.

Imagen 11. Montaje con topes laterales para evitar movimiento de molde.

Además del diseño del soporte para el molde, es necesario seleccionar el material en el cual se iba a fabricar. Dado que es una aplicación industrial, es necesario que sea un material resistente. Entre los materiales disponibles estaban el acero y el aluminio.

Tabla 3. Densidades del acero y aluminio. Material Densidad 𝝆 "𝒌𝒈𝒎𝟑#

Acero 7850 Aluminio 2700

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝝆 =

𝑚𝑉

𝑴𝒂𝒔𝒂𝒎 = 𝜌𝑉

En este caso para los topes y la base:

𝑉[𝑚$] = 𝐵[𝑚] ∗ 𝐿[𝑚] ∗ 𝐻[𝑚]

3) Estructura de soporte para sistema de movimiento lineal en el plano 2D

Para la estructura de soporte era posible diseñar una base de cualquier forma (triangular, circular, cuadrada) con patas en tubo estructural de sección transversal cuadrada.

6. ANÁLISIS FUNCIONAL

Imagen 12. Diagrama de flujo generación de códigos G.

7. SELECCIÓN

1) Sistema de movimiento lineal en el plano 2D

Tabla 4. Análisis de opciones para compra de ejes X e Y.

Alternativa PROS CONS

Dibujo de forma en AutoCad

Programa BobCAD traduce

la trayectoria a código G

Transferencia de archivo a memoria

para lectura en controlador

Selección de trayectoria en

controlador de ejes

Inyección de molde según trayectoria

Ejes para construcción de máquina

laser

- La opción de 795 USD permite un recorrido mayor

Fuerza motriz (actuador: correa de transmisión) Son mejores para aplicaciones que requieren largas distancias de desplazamiento Es generalmente más eficiente Posee menos partes móviles críticas, lo que hace que el mantenimiento sea menos laborioso

Los materiales para el cabezal laser no son necesarios una tensión adecuada de la correa es crítica para asegurar la transferencia adecuada de torque , y generalmente es necesario volver a tensar la correa en períodos de mantenimiento periódico.

Mesa X Y - Posee un costo intermedio, teniendo en cuenta el valor del envío

- Ambos ejes pueden alcanzar una velocidad máxima de 8000 mm/min

- No lleva piezas innecesarias

- El driver de los ejes se encuentra incluido

Fuerza motriz (actuadores)

2) Base para filtros de distintos tamaños

𝑴𝒂𝒔𝒂𝒂𝒄𝒆𝒓𝒐 = 𝜌*+,-.𝑉

𝑴𝒂𝒔𝒂𝒂𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒐 = 𝜌*345676.𝑉

𝒓 =𝜌*+,-.𝑉𝜌*45676.𝑉

=𝜌*+,-.𝜌*45676.

=7850 =𝑘𝑔𝑚$@

2700 =𝑘𝑔𝑚$@= 𝟐, 𝟗

Lo que quiere decir que el peso de la base en acero sería casi 3 veces el peso de la base en aluminio. Por ello se optó por trabajar con aluminio, el material más liviano.

3) Estructura de soporte para sistema de movimiento lineal en el plano 2D Tabla 5. Análisis de elección para base de moldes.

Alternativa PROS CONS Base triangular

Menor cantidad de material y área utilizada

No se puede generar un diseño estéticamente agradable para sostener el montaje cuadrado/rectangular de los ejes

Base circular Es posible generar un diseño estéticamente agradable para sostener el montaje de los ejes

Mayor cantidad de material y área utilizada

Base cuadrada

Se genera una base justo al tamaño de los ejes y no se utiliza exceso de material

De acuerdo a la tabla cualitativa, se optó por trabajar con una base cuadrada. 4) Diseño electrónico

a) Actuadores

Tabla 6. Especificación de actuadores del sistema.

Actuadores Actuador Función Cantidad

Motor paso a paso NEMA 23

Mover cada eje lineal (X y Y)

2

b) Controladores y drivers

Tabla 7. Especificación del controlador y de los drivers del sistema. Actuadores

Driver Función Cantidad Driver

DQ542MA Controlar cada motor paso a paso,

por medio de las instrucciones enviadas desde el controlador

2

Controlador Función Cantidad DDCS V3.1 Por medio de pulsos transmite la

información del código G (posiciones, velocidades y aceleración) a los drivers

1

8. DISEÑO DETALLADO

Imagen 13. Montaje para el sistema de movimiento en el plano 2D.

Imagen 14. Alturas a tener en cuenta para el montaje completo.

Imagen 15. Plano de conexiones de un driver al controlador y a la fuente.

Imagen 16. Plano de conexiones del controlador a la fuente y la inyectora.

9. PROTOTIPADO: CONSTRUCCIÓN,

VERIFICACIÓN Y VALIDACIÓN

1) Construcción

Imagen 17. Construcción sistema de movimiento para inyección de filtros.

2) Verificación y validación La verificación y validación del sistema consistió de varias etapas de ensayos. En los que se fueron estableciendo las variables del sistema para el tipo de filtro.

Tabla 8. Requerimientos del sistema de movimiento. Nombre Categoría Descripción Prioridad Verificación

Dimensiones Req. funcional

Debe ser posible

posicionar moldes con un área de hasta 400 x 400 [mm]

Alta La base del molde y los

topes permiten

moldes de hasta 400 x 400 [mm]

Confiabilidad Req. funcional

El sistema determinado debe poder

montarse con conexiones

estables

Alta No existieron problemas de comunicación

por desconexión

de cables durante el uso del sistema en

ensayos Exactitud Req.

funcional La mesa debe

estar posicionada de manera

que el poliuretano caiga en la posición

adecuada – si esto no

ocurre, cae de manera

incorrecta dentro de los moldes y cura

antes de tiempo

Alta Fue necesario mover la

mesa varias veces y el

punto cero de los ejes hasta que siempre estuviera la

boquilla alineada con el molde, en la posición

correcta

Automatización

Req. funcional

Una vez se elija la

referencia, la mesa debe aceptar la señal de la

inyectora para comenzar el movimiento

Alta Fue necesario establecer el retraso del código de

movimiento en cero para que los ejes

empezaran el movimiento una vez el

poliuretano llegase al

molde Entrada Req.

funcional La entrada del sistema debe

ser un archivo en

código G que represente la

figura a generar

Media No hubo problemas al

generar el código g y

leerlo


Movimiento en forma de la inyección

necesaria

Alta No hubo problema con

generar el movimiento en forma de la inyección


Debe ser posible variar el tiempo del movimiento para que se

ajuste al tiempo de la inyección de Poliuretano

Alta Además de cambiar el valor del

retraso en el código G para

los ejes, se establecieron

las velocidades

de los ejes de manera

adecuada. No existió

problema con los tiempos

entre la boquilla y el movimiento.


Se observa que el diseño sea funcional, útil y robusto

Media Los moldes son livianos. No existieron

daños estructurales

a ninguna pieza durante los ensayos

Velocidad mesa de

coordenadas

Req. funcional

Debe ser posible variar

las velocidades

de la mesa de coordenadas para cumplir

adecuadamente con los

tiempos de inyección

Alta Se establecieron velocidades

entre los 5000 y 7000

mm/min para lograr hacer inyecciones

adecuadas en 10 segundos

Mantenimiento

Req. funcional

El mantenimient

o debe ser sencillo. No

debe caer poliuretano

sobre el sistema de

movimiento

Media No hubo caída de material

[poliuretano] sobre partes indeseadas.

Ej. El sistema actuador

(imagen 10)

10. ENSAYOS: RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Se realizaron ensayos de inyección para establecer la cantidad de mezcla de poliuretano y el tiempo en el que curaba adecuadamente. Fue posible inyectar la figura del molde de ensayos de manera adecuada para producir filtros funcionales.

Imagen 18. Inyección adecuada de poliuretano.

IV. SISTEMA QUE PERMITA EL CONTROL DE CALIDAD DE FILTROS DE AIRE TIPO CANALETAS

1. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

Como parte de los objetivos de la empresa también se encuentra el mejorar las garantías de calidad en sus productos. Ya existen pruebas para los filtros de aire tradicionales pero no para los filtros tipo canaleta. Por ello, se busca analizar la viabilidad del uso de sensores de bajo costo para estudiar el sello de dichos filtros.

2. INVESTIGACIÓN (ESTADO DEL ARTE) Imperfecciones en adhesivo termofusible (Hot Melt)

Los adhesivos termofusibles están hechos en polímeros termoplásticos. Estos adhesivos son sólidos a temperatura ambiente y se activan al calentarlos por encima del punto de fusión (típicamente entre los 100 – 230 ℃)[29]. A estas temperaturas se encuentran en estado líquido, permiten su procesamiento (se aplican por extrusión con pistolas eléctricas, laminado o pulverización) y la unión con la superficie se lleva a cabo inmediatamente después de la aplicación – cuando entran en contacto [31]. Tras enfriar, vuelven a un estado físico con alta integridad estructural. Los adhesivos termofusibles se utilizan en muchas aplicaciones, principalmente en la industria del embalaje (fabricación de envases de papel, cartón y cartón corrugado) [31]. Si en nivel de adhesivo es bajo cuando se aplica y la superficie no alcanza a entrar en contacto con el adhesivo antes de que enfríe, es muy posible que se encuentre un agujero dentro del patrón de aplicación. Las burbujas también pueden causar que al enfriarse aparezca un agujero pasante dentro del adhesivo aplicado. Sensores comerciales de adhesivo Comercialmente, existen sensores de adhesivo que sirven para verificar la continuidad de la línea aplicada en casos como las cajas de cartón. Cada sensor utiliza distintos principios físicos para detectar el adhesivo. Entre ellos se encuentran: • Sensores térmicos: registran la temperatura del pegamento.

En algunos casos también la cantidad y la ubicación del pegamento para comprobar que el embalaje de la caja está sellado correctamente. ThermoCare system from EVT Eye Vision [4][5][6] Por medio de detección infrarroja y la combinación del uso de software Eye Vision, el sistema ThermoCare determina con precisión y en cualquier posición, qué temperatura tiene el adhesivo y si la temperatura está dentro del umbral dado. Analiza si existe un punto de temperatura (pegamento caliente o fuente de calor) en una región determinada para saber si existe una discontinuidad en un patrón de adhesivo. ThermoCare se puede adaptar fácilmente a todas las aplicaciones, donde una temperatura o la presencia o ausencia de una fuente de calor tiene que ser monitoreada. Los sistemas ThermoCare están completamente preconfigurados y están disponibles con cámaras de 320x 240 píxeles o de alta resolución (1024 x 768 píxeles). El ThermoInspector parametrizado NDT – Workswell [10] El sistema consta de una unidad central, hasta cuatro cámaras térmicas con una alta sensibilidad térmica (hasta 30 mK) y un rango de alta temperatura que va hasta los 2000 ℃. Estas cámaras se pueden conectar simultáneamente. La resolución de las cámaras está disponible en 640×512 px, 336×256 px o 160×128 px. Mediante entradas y salidas digitales, el sistema se puede conectar a un sistema de control, como un PLC.

• Sensores de humedad: identifican el exceso, la escasez y la

ausencia de pegamento en las cajas. Estos sistemas analizan el nivel de humedad en el pegamento aplicado en cada caja y lo comparan con el rango de tolerancia establecido para

identificar cajas buenas y no conformes. Este tipo de sistemas permite la verificación de hasta 700 m/min en línea de adhesivo. Entre dichos sensores se encuentra el ERO-SIO (Extra-High Speed Glue Inspection Camera) y el ERO-SIT (Extra-High Speed Sensor Linear Glue Inspection) [10].

• Cámaras y software de inspección de línea de pegamento

Otro método consta de la instalación de cámaras con un rango dinámico más amplio. Toman fotografías a diferentes velocidades de obturación. Esto es eficaz con objetos que generan halación, imágenes con bajo contraste y entornos con fluctuación en la iluminación. Luego, se combinan las imágenes consecutivamente y se analizan con el software especial. Omron [8] Omron es un software especializado para inspeccionar líneas de pegamento durante la producción de vehículos. Es posible inspeccionar la línea para analizar discontinuidades, desbordamientos, el grosor máximo, el grosor mínimo y grosor medio del pegamento dentro de la ruta de adhesión designada.

Imagen 19. Análisis línea de adhesivo con software Omron [8].

Otros sensores comerciales que sirven para verificar el adhesivo en una línea de producción son:

• Baker Hughes Ultrasonic Bond Testing - Glue Line and Seam Inspection Scanner [11]

• SENSAP G-OPTION inline glue inspection sensor [12] • M06 with QUAD Amplifier Side Seam Glue Inspection

Sensor [13] • KEYENCE CV-X200 [14]

Para este trabajo, es posible utilizar la cámara termográfica IR Flexcam Thermal Imager Fluke Ti45 que tiene disponible la universidad. Se podría hacer un análisis similar al que se realiza con el sistema ThermoCare de EVT Eye Vision. Sería posible establecer la temperatura que posee el adhesivo de un filtro y si dicha temperatura se encuentra dentro del umbral dado. Se analizaría si existe una región determinada o una discontinuidad en el patrón de adhesivo. El rango de temperatura debe encontrarse entre los -20 y los 600 ℃ y se cuenta con una sensibilidad de hasta 0,08 ℃. Otra opción radica en utilizar el software Python para realizar un programa tipo Machine Learning que permita, por medio del análisis de imagen (color en pixeles), reconocer los agujeros en el adhesivo de un filtro. Sin embargo, la cámara que se utilizaría no tendría un rango de pixeles tan amplio (en comparación con los sistemas comerciales) porque el análisis de datos en tiempo real podría volverse complejo y se requeriría de un computador muy potente.

La última opción consiste en crear un sistema que analice la cantidad de luz que atraviesa el sello del filtro por medio de un sensor de luz o iluminancia. No se encontraron sistemas comerciales que utilicen la luz como principio físico para este tipo de aplicación. En el mercado se encuentran distintos sensores que pueden medir variaciones en la intensidad de luz. Algunos de los sensores de luz más comunes que se pueden encontrar son los siguientes [15]: • Foto transistores: La luz incidente en la base de un

fototransistor inducirá una pequeña corriente que es proporcional a la intensidad de la luz. Esta corriente se amplifica por la acción normal del transistor. Por lo general, cuando se compara con un fotodiodo similar, un fototransistor puede proporcionar una corriente de 50 a 100 veces mayor que la de un fotodiodo [9].

• Foto resistores: Son sensores, también conocidos como LDR (resistencias dependientes de la luz) y son componentes hechos de semiconductores. Su resistencia disminuye cuando aumenta la iluminación [11]. tienen una sensibilidad que varía con la longitud de onda de la luz aplicada y son dispositivos no lineales. Se usan en muchas aplicaciones, pero a veces se vuelven obsoletos por otros dispositivos como fotodiodos y fototransistores.

• Fotodiodos: Es un dispositivo semiconductor que permite la

circulación de corriente eléctrica en un solo sentido, bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario. En este caso, la posición del diodo es en contra de la corriente (polarización inversa) [12]. Este tipo de sensores tiene una relación casi lineal de corriente a la potencia óptica recibida.

Tabla 9. Tabla comparativa para sensores de luz.

Temt6000 (Fototransist

or) [32]

KY-018 (fotorresistencia)

[33]

Sensor de iluminación BH1750

[34] Es un sensor análogo. Es sensible al espectro visible.

Entre mayor

sea la luz incidente,

mayor será la corriente

medida en el pin de salida. Es sensible a la luz en el

espectro visible.

Especificaciones del sensor:

Voltaje de operación: 3.3V - 5V

Módulo análogo. Su resistencia es dependiente de la cantidad de luz

que percibe. En la oscuridad,

puede tener resistencia de

hasta 1 [MOhmio].

La resistencia se reduce

drásticamente con la luz.

Especialmente diseñado para el uso con Arduino. Son dispositivos

no lineales.


Voltaje de

operación: 3.3V - 5V

Sensor digital utilizado para medir el

flujo luminoso (iluminancia).

Posee un conversor interno de 16-bit, que

entrega una salida digital en formato I2C.

No es necesario realizar conversiones

de voltaje para obtener datos interpretables.

El sensor entrega datos en unidades de

Lux (Lx).

𝐿𝑢𝑥(𝐿𝑥)

=1[𝐿𝑢𝑚𝑒𝑛]

𝑚8

Posee una respuesta espectral similar a la

del ojo humano.


El hecho de que sea un dispositivo no lineal podría

dificultar su calibración.

Voltaje de Operación: 3V – 5V (uso con

Arduino y Raspberry) Posibilidad de

seleccionar entre 2 direcciones

Rango de medición entre 1 - 65535 [lux] Rechazo de ruido a

50/60 Hz Baja dependencia de

la medición por fuente de luz: led,

incandescente, luz de día, etc.

Variación de mediciones (+/- 20%) Es posible configurar

la resolución de medición.

Factores que afectan la lectura de luz en los sensores Para entender la efectividad de los sensores, se debe entender qué factores afectan la lectura de información respecto al ambiente en que se encuentran. La forma más ilustrativa es entender las variables que definen la iluminancia. Una fuente lumínica emite cierta cantidad de luz (potencia [W]). Según el SI, la cantidad de esta radiación luminosa visible a un ángulo determinado puede medirse a partir de lúmenes [lm]. Entre más alta sea la cantidad de lúmenes, mayor es la intensidad de iluminación que brinda la fuente. [35] La diferencia entre el lux y el lumen consiste en que el lux toma en cuenta la superficie sobre la que la radiación/el flujo luminoso se distribuye y la distancia que existe entre ducho flujo luminoso y la superficie. [35] La iluminancia que produce una fuente de luz cuando incide perpendicularmente sobre uno o más planos es directamente proporcional a la intensidad luminosa [lm] e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre el plano y la fuente. con la que es posible calcular cuánta iluminación y con qué intensidad incide en alguna zona. [36]

Imagen 20. Representación de luminancia.

Es decir que:

𝐸 =𝑖𝑑!

𝑖 = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑙𝑎𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒[𝑙𝑚]

𝑑 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑑𝑒𝑙𝑎𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑑𝑒𝑙𝑢𝑧𝑎𝑙𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜𝑟𝑒𝑐𝑒𝑝𝑡𝑜𝑟𝑝𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟[𝑚]

𝐸 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑖𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑙𝑢𝑥 =1[𝑙𝑚]𝑚!

De esta manera, 1000 lúmenes concentrados sobre un metro cuadrado iluminarán esa superficie a 1000 lux. Los mismos 1000 [lm], distribuidos sobre 10 metros cuadrados, producen una iluminancia de sólo 100 [lx]. Cuando la superficie iluminada no es perpendicular a la dirección del rayo luminoso, la iluminancia debe descomponerse en 2 componentes, la horizontal y la vertical. De manera que [38]:

Imagen 21. Descomposición vectorial de la iluminancia. [37]

𝐸! =𝑖𝑑" cos 𝛼 , cos 𝛼 =

ℎ𝑑 𝑦𝑑 =

ℎcos 𝛼

𝐸! =𝑖ℎ" cos

# 𝛼,

𝐸$ =𝑖𝑑" sin 𝛼 =

𝑖ℎ" sin 𝛼 cos

" 𝛼 Teniendo en cuenta los valores que puede tomar 𝛼, si 0 < 𝛼 < 90, sin 𝛼 < 1. Por lo que, se esperaría que el valor que entreguen los sensores varíe respecto al máximo (cuando la fuente de luz se encuentra en posición perpendicular respecto a este).

Tabla 10. Valores del sin y cos para ángulos 0<α<90 . [39] Ángulo 𝟎° 𝟑𝟎° 𝟒𝟓° 𝟔𝟎° 𝟗𝟎°

0 𝜋6

𝜋4

𝜋3

𝜋2

Sin √02

√12

√22

√32

√42

Cos √42

√32

√22

√12

√02

Por último, si un punto determinado está iluminado por más de una lámpara, su iluminancia total será la suma de las iluminancias recibidas [38]. Comparativo para lista de principios IR Flexcam thermal imager – Fluke Ti45

Tabla 11. Ventajas y desventajas en el uso de sensores térmicos.

SENSORES TÉRMICOS Pros Cons

1. Hay una cámara disponible en los laboratorios de la universidad que se puede utilizar para realizar pruebas

2. Permite medir temperaturas teniendo en cuenta una sensibilidad de hasta 0,08℃

3. Realiza mediciones de temperatura entre los -20 a los 600℃

4. Las temperaturas a medir se encuentran dentro del rango de la cámara

5. Es posible buscar alternativas de otras marcas más económicas que sirvan para la aplicación

6. Es posible establecer un límite de temperatura para identificar la falta de adhesivo

7. Existen opciones de cámaras térmicas más económicas que la referencia Fluke Ti45

1. Es una cámara costosa para la aplicación

2. La cámara Fluke puede costar casi 7 millones de COP

Sensores de humedad

Tabla 12. Ventajas y desventajas en el uso de sensores de humedad.

SENSORES DE HUMEDAD Pros Cons

1. Es posible establecer un límite de humedad para identificar productos defectuosos

2. Verificación rápida de hasta 700 m/min de adhesivo sobre productos

3. Puede identificar excesos y ausencias de adhesivo

1. No hay un sensor fácilmente disponible que se puede utilizar para realizar pruebas

2. Verifican patrones lineales de humedad

3. No se encuentra costo de este tipo de sensores

Cámaras con software de inspección de líneas de pegamento Tabla 13. Ventajas y desventajas en el uso de cámaras con software de inspección para

líneas de pegamento.

CÁMARAS Y SOFTWARE DE INSPECCIÓN DE LÍNEA DE PEGAMENTO

Pros Cons 1. Es posible realizar un

montaje sencillo para realizar análisis en Python con video o fotos

2. Puede ser un montaje económico, utilizando un Raspberry Pi de la universidad

3. Podría realizarse un análisis por detección de colores

4. Gran cantidad de tutoriales disponibles en internet

1. No ha sido posible la instalación de un sistema operativo al Raspberry Pi de la universidad

2. Puede consumir tiempo debido a la programación de un código que cumpla con las necesidades del problema

3. Es necesario iterar para definir la sensibilidad del programa

Sensores de luz

Tabla 14. Ventajas y desventajas en el uso de sensores de luz.

INSPECCIÓN POR MEDIO DE SENSOR DE LUZ Pros Cons

1. Es posible realizar un montaje sencillo para el análisis en Arduino con un sensor de luz

2. Puede ser un montaje de ensayos económico

3. Algunos sensores de luminosidad poseen amplios rangos de medición (entre 1 y 120000 lux)

4. Sólo es necesario un rango entre 1 y 3000 lux - aproximadamente

5. Gran cantidad de tutoriales disponibles en internet

6. Códigos sencillos

1. Es posible que no se adquieran los datos precisos de medición para agujeros pequeños

2. Si funcionara, sería necesario conseguir un sensor con las mismas especificaciones que sea compatible con un PLC

En comparación con los sistemas comerciales, las tres (3) opciones que se han estudiado para realizar el sistema de calidad podrían representar una solución más económica y específica para la aplicación en la que se requieren.

3. DECLARACIÓN DE OBJETIVOS

a. Objetivo general

i. Analizar la viabilidad del uso de distintos tipos de sensores para diseñar un sistema de control de calidad en filtros de aire.

ii. Diseñar un sistema de control de calidad para filtros de aire por medio de la integración de un sensor y una mesa de coordenadas XY que permita escanear la totalidad del área superficial de dicho filtro.

b. Objetivos específicos

i. Diseñar una metodología que permita contrastar la

eficacia de los distintos sensores seleccionados para reconocer agujeros en los filtros.

ii. Diseñar un montaje con condiciones estables que permita contrastar la eficacia de los distintos sensores seleccionados para reconocer agujeros en los filtros.

iii. Seleccionar un sensor que permita medir las variaciones en la intensidad de luz que percibe.

iv. Implementar un código que opere el sensor. v. Implementar un código que permita operar la mesa de

coordenadas XY según el tamaño de filtro a escanear. vi. Diseñar el montaje del sistema, teniendo en cuenta la

posición de la mesa de coordenadas, del sensor, del filtro a escanear y del reflector.

vii. Presentar los resultados en un escenario técnico-científico apropiado.

4. ESPECIFICACIÓN DEL SISTEMA

Imagen 22. Estructura de canaleta y variables a considerar.

El tipo de filtros que se busca analizar por medio de un escaneo superficial son los de tipo canaleta descritos en la primera sección del documento (página ). Antes de comenzar la investigación y el diseño de los ensayos, es necesario entender la estructura de cada canaleta y considerar que:

• La altura total de la canaleta depende de la referencia del filtro.

• El espesor del sello adhesivo puede ser variable dentro del proceso de producción.

• El espacio entre la superficie y el sello adhesivo puede ser variable dentro del proceso de producción.

• El agujero pasante dentro del adhesivo podría encontrarse en cualquier posición dentro de la sección transversal del sello.

Para esta sección del proyecto se estudió la viabilidad del uso de 4 tipos de sensores con distintos principios de funcionamiento – entre ellos la luz, para realizar el control de calidad de los filtros de aire tipo canaletas (referirse a la imagen 22). Este control de calidad consiste en revisar el sello para detectar agujeros pasantes dentro del adhesivo con diámetro mayor a 100𝜇𝑚 y que afecten el funcionamiento del filtro de manera negativa, al permitir el paso indeseado de contaminantes dentro del sistema de ventilación o de combustión. Se describirá el análisis que se llevó a cabo y la metodología propuesta para realizar las pruebas con los distintos sensores. Por último, se concluyó acerca de la posibilidad de implementación y se realizaron algunas recomendaciones.

Imagen 23. Paso de fluido con contaminantes a través de un filtro.

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

1. Principio de funcionamiento: debe poder reconocer agujeros de hasta 100 micras de diámetro.

2. Unión: Para poder realizar un barrido a toda el área requerida, el sistema debe poder acoplarse, tanto mecánicamente como electrónicamente a la mesa de coordenadas previamente diseñada para la inyección de filtros.

3. Tiempo: Debe ser posible analizar el área requerida en un tiempo menor a 3 minutos.

4. Dimensiones: Debe ser posible escanear un área de hasta 400 x 400 [mm].

5. Confiabilidad: Tanto la plataforma de control como las conexiones del sistema deben ser robustas para que siempre se pueda esperar resultados sin fallas en el sistema de control.

6. Costo: el presupuesto disponible para el proyecto es de 1 SMLV para compra de componentes y 1 SMLV para procesos de manufactura.

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

Tabla 15. Requerimientos del sistema para análisis de agujeros.

Nombre Categoría Descripción Prioridad Verificación

Reconocimiento

Req. funcional

El sistema debe poder reconocer

agujeros de hasta 100 micras de diámetro

Media Ensayos

Unión Req. funcional

El sistema debe poder acoplarse,

tanto mecánicamente

como electrónicamente a la mesa de coordenadas

Media Investigación

Dimensiones

Req. funcional

Debe ser posible escanear un área de hasta 400 x 400 [mm]

Alta Diseño y construcción

Confiabilidad

Req. funcional

El sistema determinado debe poder

montarse con conexiones

estables

Alta Ensayos

Exactitud Req. funcional

El sistema debe poder

diferenciar cuando existe un agujero vs

cuando no existe agujero,

de manera confiable

Alta Ensayos

Automatización

Req. funcional

Media Investigación

Entrada Req. funcional

Señal de sensores

Alta Ensayos


Alarma si existe un agujero

dentro del filtro

Alta


El tiempo en que se debe

hacer el análisis del filtro no

debe superar los 3 minutos

Alta Ensayos


Se observa que el diseño sea

funcional, útil y robusto

Media

Mantenimiento

Req. funcional

El mantenimiento

debe ser sencillo

respecto al reemplazo de sensores o la limpieza de

componentes.

Media

5. IDEACIÓN E INVENCIÓN [SISTEMA

MECÁNICO]

Imagen 24. Opción 1 para montaje mecánico del sistema.

El primer sistema que se ideó constaría de una mesa auxiliar con vidrio donde se posicione el filtro a escanear. Debajo se encontrarían los sensores y sobre el filtro se encontraría la fuente de luz [reflector led].

Tabla 16. Componentes del sistema mecánico para el análisis de agujeros – opción 1. Componentes

Componente Especificación Cantidad Sistema de coordenadas

diseñado para inyección de filtros de aire

Ya tiene dimensiones establecidas

1

Sensores Sensor que permita el análisis del filtro

Según necesidad

Mesa auxiliar 1 Cortina Fabricada en tela negra, que

recubra el filtro para no permitir el paso indeseado de

luz que pueda afectar los resultados

1

Reflector de luz Reflector de luz de 200 W 1

Imagen 25. Opción 2 para montaje mecánico del sistema.

El segundo sistema que se ideó constaría de una extensión que permita sostener el vidrio donde se posicione el filtro a escanear. Debajo se encontrarían la fuente de luz, sobre el eje de coordenadas movible y arriba del filtro se encontrarían los sensores. De esta manera, los sensores siempre se encontrarían en posición perpendicular a la fuente de luz.

Tabla 17. Componentes del sistema mecánico para el análisis de agujeros – opción 2. Componentes

Componente Especificación Cantidad Sistema de coordenadas

diseñado para inyección de filtros de aire

Ya tiene dimensiones establecidas

1

Sensores Sensor que permita el análisis del filtro

Según necesidad

Soportes para vidrio Soportes que se acoplan a la mesa del sistema de

coordenadas para sostener el vidrio

4

Cortina Fabricada en tela negra, que recubra el filtro para no

permitir el paso indeseado de luz que pueda afectar los

resultados

1

Fuente de luz Reflector de luz o fuente direccional

1

Brazo en C Brazo consistiendo de un tramo de perfil de aluminio estructural (38 x 38 [mm]) y

soporte para sensores también en aluminio

1

6. ANÁLISIS FUNCIONAL

Tabla 17. Análisis de opciones para construcción de sistema mecánico.

Alternativa PROS CONS Opción 1

para montaje mecánico

del sistema

- Se necesitan menos componentes para establecer el sistema

- De acuerdo al tamaño de la mesa auxiliar, se pueden crear áreas de escaneo mayores de los 500 x 500 [mm]

- La fuente de luz no se encontraría siempre en posición perpendicular a los sensores y esto puede afectar la lectura de los mismos

Opción 2 para

montaje mecánico

del sistema

- La fuente de luz se encontraría siempre en posición perpendicular a los sensores y esto favorecería la lectura de los mismos

- Se necesitan más componentes para establecer el sistema

- De acuerdo a la posición del vidrio, se reduciría el área de escaneo a menos de 400 x 400 [mm]

7. SELECCIÓN Dado que los resultados se pueden ver afectados por la posición del sensor seleccionado y la fuente de luz, el segundo montaje mecánico sería el más recomendable en esta aplicación.

8. DISEÑO DETALLADO [METODOLOGÍA ENSAYO DE SENSORES]

Se diseñó una metodología para ensayar cada método de escaneo, teniendo en cuenta que se busca: • Repetitividad: Que exista poca variabilidad en los datos

obtenidos al posicionar la fuente de luz a cierta distancia definida respecto al sensor para que en cada lectura se obtengan datos dentro de un rango confiable.

• Corto tiempo de respuesta: Si bien las pruebas de factibilidad de los sensores estarán centradas en ver cuál es el menor tamaño de agujero que se pueda reconocer confiablemente, para un futuro diseño se debe tener en cuenta que la respuesta del sensor debe obtenerse en un corto tiempo (algunos milisegundos). Se debe considerar que el área de cada sensor es pequeña, por ello, en el montaje final podrían requerirse varios sensores; lo que puede dificultar las conexiones del sistema y aumentar los costos considerablemente.

Metodología ensayos de sensores de luz

Imagen 26. Montaje sensores y fuente de luz.

Para el caso de los sensores se diseñó un montaje dentro de un recinto cerrado y oscuro para evitar la influencia de otras fuentes de luz. La fuente de luz utilizada se posicionó sobre el trípode y el sensor de luz se fijó en posición perpendicular a dicha fuente de luz.

Ensayos de repetitividad En este caso se tomo la medida de luz con cada sensor a cierta distancia (𝑑%). Luego se cambió la distancia entre el sensor y la

fuente de luz. Por último, se devolvió la fuente de luz a la distancia 𝑑%. Se realizaron varias tomas de datos de luz para la distancia 𝑑% y mediante el cálculo del promedio y la desviación estándar, se analizó cuál podría ser el sensor más adecuado.

Imagen 27 y 28. Mediciones de agujero para ensayos – cada división representa 100

micras. Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente de luz perpendicular al agujero Para estos ensayos se dejó pasar luz directamente a través del agujero que se puede observar en las imágenes 27 y 28. En este caso se tomo la medida de luz con cada sensor a cierta distancia (𝑑%). Se realizaron varias tomas de datos de luz para la distancia 𝑑% y mediante el cálculo del promedio y la desviación estándar, se analizó cuál podría ser el sensor más adecuado. Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente alejada del agujero Para estos ensayos se dejó pasar poca luz – sin estar posicionada perpendicularmente a través del agujero que se puede observar en las imágenes 25 y 26. En este caso se tomo la medida de luz con cada sensor a cierta distancia (𝑑%). Se realizaron varias tomas de datos de luz para la distancia 𝑑% y mediante el cálculo del promedio y la desviación estándar, se analizó cuál podría ser el sensor más adecuado.

9. ENSAYOS: RESULTADOS Y CONCLUSIONES Ensayos de repetitividad

Tabla 1. Resultados de repetitividad para Fotorresistencia KY - 018 [Ohm].

SENSOR

Distancia perpendicular de sensor a fuente de

luz [mm] Promedio

[Ohm]

Desviación Estándar

[Ohm]

Fotorresistencia KY - 018 [Ohm]

1 0,014 0,004

27 0,089 0,003

46 0,156 0,000

Gráfica 1. Resultados de repetitividad para Fotorresistencia KY - 018 [Ohm].

Tabla 2. Resultados de repetitividad para sensor de luz Temt6000 [V].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[V] Desviación

Estándar [V]

Temt6000 [V]

8 4,979 0,002

16 4,9576 0,002

24 4,937 0,002

Gráfica 2. Resultados de repetitividad para sensor de luz Temt6000 [V].

Tabla 3. Resultados de repetitividad para sensor de luz BH 1750 [Lx].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[Lx] Desviación

Estándar [Lx]

BH 1750 [Lx]

3 54612 0

20 49086,6 749

43 10243,2 42

y = 0,0151e0,0546xR² = 0,9567

00,020,040,060,080,10,120,140,160,180,2

0 10 20 30 40 50

Res

isten

cia

prom

edio

[Ohm

]

Distancia perpendicular de sensor a fuente de luz [mm]

Fotoresistencia KY - 018 [Ohm]

y = 5,059x-0,008R² = 0,9805

4,934,9354,944,9454,954,9554,964,9654,974,9754,984,985

0 5 10 15 20 25 30

Vol

taje

pro

med

io [O

hm]


Temt6000 [V]

Gráfica 3. Resultados de repetitividad para sensor de luz BH 1750 [Lx].

Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente de luz perpendicular al agujero Tabla 4. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - Fotorresistencia KY

- 018 [Ohm].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[Ohm]


[Ohm]


1 1,31 0,02

5 1,69 0,004

15 2,99 0,01

20 3,35 0,004

Gráfica 4. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - Fotorresistencia

KY - 018 [Ohm].

Tabla 5. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - sensor de luz

Temt6000 [V].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[V] Desviación

Estándar [V]

Temt6000 [V]

1 2,65 0,35

2 1,25 0,031

5 0,56 0,013

10 0,25 0,003

Gráfica 5. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - sensor de luz

Temt6000 [V].

Tabla 6. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - sensor de luz BH 1750 [Lx].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[Lx] Desviación

Estándar [Lx]

BH 1750 [Lx]

6 131 1,00

10 86,6 1,14

15 23,8 0,45

22 17,2 0,45

Gráfica 6. Resultados para lectura de luz con fuente perpendicular - sensor de luz BH

1750 [Lx].

Tabla 7. Comparación resultados para lectura de luz con fuente perpendicular.

SENSOR Desviación Estándar 1

Desviación Estándar 2

Área de medición (mm^2)

Distancia máxima de foco de luz

(mm) fotorresistencia

KY - 018 0,00209 0,0095 12 20

Temt6000 0,00214 0,0987 1 15

BH 1750 263,577 0,7587 4,16 22 Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente alejada del agujero Tabla 8. Resultados para lectura de luz con fuente desfasada - Fotorresistencia KY - 018

[Ohm].

SENSOR Distancia

perpendicular de Promedio

[Ohm]


[Ohm]

y = -34,095x2 + 459,17x + 53541R² = 1

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 10 20 30 40 50

Ilum

inan

cia

prom

edio

[Lx]


BH 1750 [Lx]

y = 1,2919e0,0507xR² = 0,9807

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25

Res

isten

cia

prom

edio

[Ohm

]


Fotoresistencia KY - 018 [Ohm]

y = 2,6221x-1,003R² = 0,9974

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 2 4 6 8 10 12

Vol

taje

pro

med

io [O

hm]


Temt6000 [V]

y = 0,583x2 - 23,791x + 256,71R² = 0,9817

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20 25

Ilum

inan

cia

prom

edio

[Lx]


BH 1750 [Lx]

sensor a fuente de luz [mm]


1 2,54 0,06

5 2,717 0,019

15 3,11 0,01

20 3,146 0,004 Tabla 9. Resultados para lectura de luz con fuente desfasada - Fotorresistencia KY - 018

[Ohm].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[V] Desviación

Estándar [V]

Temt6000 [V]

1 0,05 0,004

5 0,0324 0,035

10 0 0,000

15 0 0,000

Tabla 10. Resultados para lectura de luz con fuente desfasada - Fotorresistencia KY - 018 [Ohm].

SENSOR


luz [mm] Promedio

[Lx] Desviación

Estándar [Lx]

BH 1750 [Lx]

5 46,2 0,84

10 5,2 0,84

15 3 0,00

20 1 0,00

Tabla 11. Comparación resultados para lectura de luz con fuente perpendicular.

SENSOR Desviación Estándar

Área de medición (mm^2)

Distancia máxima de foco de luz

(mm) Fotorresistencia

KY - 018 0,024 12 20

Temt6000 0,019 1 5

BH 1750 0,84 4,16 10

Ensayos de repetitividad

De acuerdo a la tabla 1, se puede observar que la resistencia del sensor KY – 018 aumenta a medida que la fuente de luz (completamente perpendicular al sensor) se aleja. La ventaja que representa este sensor se refleja en la baja desviación estándar que posee para la toma de datos. Además, respecto al sensor de luz Temt6000, permite distanciarse casi el doble – aunque ambos presenten bajas desviaciones estándar. Respecto al sensor BH 1750, este permitiría un alejamiento mayor. Sin embargo, es el sensor que muestra mayor desviación estándar entre los tres. Según las gráficas 1, 2 y 3, es posible observar que ninguno de los sensores presentó un comportamiento lineal, por lo que se dificulta el poder predecir un nivel de iluminación dado para una distancia perpendicular al sensor.

Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente de luz perpendicular al agujero

Para este caso se notan las mismas tendencias en los sensores. La resistencia del sensor KY – 018 aumenta a medida que la fuente

de luz se aleja (Tabla 4), el voltaje del sensor Temt6000 [V] y la lectura del sensor BH 1750 disminuyen substancialmente al alejarse unos pocos milímetros (Tablas 5 y 6). Es de notar que en este caso, la fotorresistencia KY – 018 y el sensor BH 1750 son los que permiten que la fuente de luz se aleje a una mayor distancia. Sin embargo, la fotorresistencia KY – 018 presenta una menor desviación estándar y un área de barrido mayor.

Ensayos detección de agujeros de 300 micras – fuente alejada del agujero

En el último caso fue posible observar que la fotorresistencia KY – 018 permitió una lectura con la mayor distancia entre la fuente – en comparación al sensor Temt6000 [V] y al BH 1750. De acuerdo a los datos y al área de barrido, es posible concluir que la fotorresistencia KY – 018 sería el sensor más recomendado, en caso de que se opte por seguir con los ensayos que tienen como base el principio de la luz. Es importante notar que según los ensayos realizados, la distancia del sensor de luz al agujero es de tan solo unos [mm] – aproximadamente 20 [mm]. En el caso de los filtros, esta distancia será dependiente de la potencia del reflector a utilizar y de la distancia del reflector al agujero.

10. RECOMENDACIONES Se recomienda comparar la distribución y el tamaño promedio de agujeros que se encuentran en filtros de este tipo fabricados por otras compañías alrededor del mundo – teniendo como base la teoría del error aleatorio. Podrían compararse filtros de la marcas Baldwin y Autoparts (de procedencia China). De acuerdo a esta información, determinar un nivel de adhesivo óptimo que debe aplicar la empresa Colombiana especializada en dicho sector comercial para garantizar que sus filtros posean agujeros del mismo tamaño o de tamaño inferior a los que poseen los filtros de otras compañías. Luego de ello realizar ensayos para buscar establecer, de manera confiable, el tamaño de los agujeros más pequeños que se puedan analizar por medio del sistema de calidad seleccionado.

Esquemático 1. Requerimientos del problema.

Ensayos con cámara térmica Fluke Ti45

Las cámaras térmicas permiten monitorizar procesos industriales a micro y grandes escalas. Su alta sensibilidad térmica hace que estas cámaras sean ideales para tareas precisas y dinámicas. Las diferentes clases permiten seleccionar un modelo adecuado para cada aplicación. Es importante tener en cuenta la distancia focal de la cámara, los cuadros por segundo y los lentes que la acompañan para establecer la ubicación de la misma al momento de ejecutar los ensayos. Esto permitiría establecer cuanto representa un agujero en pixeles y si es posible reconocer los agujeros del tamaño esperado. Sin embargo, es necesario tener en

cuenta los altos costos que puede representar la compra o el alquiler de una cámara con la capacidad de reconocer los agujeros. El alquiler de una cámara puede encontrarse entre los $150.000 y los 400,000 pesos colombianos por día; tal como se puede ver en las cotizaciones de los anexos – además, se hace necesario tener la capacitación adecuada para utilizarlas. Existen aplicaciones en la teoría que documentan el uso de la termografía infrarroja para visualizar las variaciones en temperatura de compuestos termoplásticos (entre este grupo se encuentran los adhesivos Hot Melt) sometidos a flexión [41]. Otros estudios se centran en visualizar los efectos que existen en compuestos reforzados al someterlos a distintas frecuencias de flexión. De esta manera, es posible visualizar cambios muy pequeños de temperatura y establecer las condiciones óptimas de ensayo [40].

Ensayos de cámara con Python y TensorFlow/YOLO Python Python es un lenguaje de programación que en este caso permitiría la conexión por cámara del ordenador o de una cámara web adicionada al computador. Se buscaría que sea posible reconocer los agujeros con la cámara. En tal caso, el lenguaje permite crear códigos sencillos para generar “bounding boxes” (recuadros) que den aviso de la presencia de dichos agujeros. En el anexo, se puede encontrar un código de Python que permite crear un filtro de blancos para la luz percibida. TensorFlow o YOLO TensorFlow es una biblioteca de código abierto desarrollada por Google que permite el aprendizaje automático a través de un rango de tareas. TensorFlow posee un módulo para la detección de objetos. Un modelo de detección de objetos se entrena para detectar la presencia y ubicación de dichos objetos. Por ejemplo, un modelo puede entrenarse con imágenes que contengan varias frutas, junto con una etiqueta que especifique la clase de fruta que representan (por ejemplo, una manzana, un plátano o una fresa) y datos que especifiquen dónde aparece cada objeto en la imagen [43]. YOLO (You Only Look Once) también es un sistema de código abierto para detección de objetos en tiempo real. Cuando se le proporcione una imagen al modelo (ya sea en TensorFlow o en YOLO), se generará una lista de los objetos que

este detecta, la ubicación de un cuadro delimitador que contiene cada objeto y una puntuación que indica la confianza de que la detección fue correcta. Existen varias versiones de estos módulos, por lo que es posible instalarse en un ordenador o en dispositivos como un Raspberry Pi (en el caso de TensorFlow). El tipo de versión afectará la velocidad y la exactitud con la que se puedan analizar las imágenes, videos o imágenes de la cámara [43]. Se recomienda utilizar una versión liviana, ya sea para el ordenador y entrenarlo de manera sencilla para observar la viabilidad del uso de este recurso. En el caso de los filtros, los colores del adhesivo podrían significar un desafío al momento de detectar los agujeros, ya que no se presentan tonos altamente diferenciadores. Sin embargo, es posible notar que existen aplicaciones en los que estos problemas se ven representados y ha sido posible aplicar este tipo de detección. Entre los casos, se encuentra la detección de glóbulos rojos [45] y de peces en aguas turbias con baja iluminación y calidad de video [44].

Comunicación entre sensores y sistema mecánico Sensores y Arduino En el caso de la viabilidad de los sensores, lo ideal sería utilizar Arduino para controlar todo. Debería generarse un código g de acuerdo al recorrido del sistema con Inkspace, o Mach3. Al momento de recibir información sobre la presencia de un agujero, deberá posicionarse una alarma – ya sea de luz o auditiva, que dé aviso. Cámara termográfica, cámara con Python y TensorFlow/YOLO Para estos casos todavía es necesaria una mayor investigación sobre la manera de conectar la información, su análisis e interpretación con el sistema mecánico. PROTOTIPADO: CONSTRUCCIÓN, VERIFICACIÓN Y VALIDACIÓN La construcción, verificación y validación se recomiendan para un trabajo futuro, dado que

V. REFERENCIAS [1]"History of Air Pollution", Enviropedia.org.uk, 2020. [Online]. Available: http://www.enviropedia.org.uk/Air_Quality/History.php. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [2]"Water and Air Pollution", HISTORY, 2020. [Online]. Available: https://www.history.com/topics/natural-disasters-and-environment/water-and-air-pollution. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [3]H. Ritchie and M. Roser, "Air Pollution", Our World in Data, 2020. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/air-pollution. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [4]"Air Filters Market to Surpass $19 Billion", Achrnews.com, 2015. [Online]. Available: https://www.achrnews.com/articles/129508-air-filters-market-to-surpass-19-billion. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [5]"Donaldson Air Intake Filters | Donaldson Engine & Vehicle", Donaldson Filtration Solutions, 2020. [Online]. Available: https://www.donaldson.com/en-us/engine/filters/products/air-intake/replacement-filters/donaldson-filters/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [6]"Air Intake Filter Systems | Donaldson Engine & Vehicle", Donaldson Filtration Solutions, 2020. [Online]. Available: https://www.donaldson.com/en-us/engine/filters/products/air-intake/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [7]Donaldson, PowerCore Technology Overview - Donaldson Torit Industrial Air Filtration. 2011. [8]T. Agarwal, "Light Sensor Circuit Diagram with Working Operation", Edgefx.in. [Online]. Available: https://www.edgefx.in/light-sensor-circuit-working-operation/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [9]"Basics of Phototransistor", Electronics Hub. [Online]. Available: https://www.electronicshub.org/basics-of-phototransistor/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [10]e. notes, "What is a Phototransistor » Electronics Notes", Electronics-notes.com. [Online]. Available: https://www.electronics-notes.com/articles/electronic_components/transistor/what-is-a-phototransistor-tutorial.php. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [11]"Photoresistors - an overview | ScienceDirect Topics", Sciencedirect.com. [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/photoresistors. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [12]"Photodiode - an overview | ScienceDirect Topics", Sciencedirect.com. [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/photodiode. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [13]"¿Que es Arduino? | Arduino.cl - Compra tu Arduino en Línea", Arduino.cl - Compra tu Arduino en Línea. [Online]. Available: https://arduino.cl/que-es-arduino/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [14]"What is a Raspberry Pi?", Opensource.com. [Online]. Available: https://opensource.com/resources/raspberry-pi. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [15]"Que es y para que sirve un PLC? - Ingeniería Mecafenix", Ingeniería Mecafenix. [Online]. Available: https://www.ingmecafenix.com/automatizacion/que-es-un-plc/. [Accessed: 23- Jan- 2020]. [16]"How to Troubleshoot Polyurethane", Homeguides.sfgate.com, 2020. [Online]. Available: https://homeguides.sfgate.com/troubleshoot-polyurethane-99578.html. [Accessed: 05- May- 2020]. [17]"Polyurethane and Its Use in Injection Molding", Romeorim.com, 2020. [Online]. Available: https://romeorim.com/polyurethane-injection-molding/. [Accessed: 05- May- 2020]. [18]"What is Polyurethane?", Polyurethane.americanchemistry.com, 2020. [Online]. Available: https://polyurethane.americanchemistry.com/What-is-Polyurethane/. [Accessed: 05- May- 2020]. [19]T. Igoe, "Controlling Stepper Motors – ITP Physical Computing", Itp.nyu.edu, 2019. [Online]. Available: https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/dc-motors/stepper-motors/. [Accessed: 05- May- 2020].

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VI. ANEXOS

Anexo 1. Diagrama conexión sensor Temt6000 (Fototransistor). [46]

Anexo 2. Código conexión sensor Temt6000 (Fototransistor).

Anexo 3. Diagrama conexión sensor KY-018 (fotorresistencia). [47]

Anexo 4. Código conexión sensor KY-018 (fotorresistencia).

Anexo 5. Diagrama conexión sensor de iluminación BH1750. [48]

Anexo 6. Código conexión sensor de iluminación BH1750. [48]

Anexo 7. Código conexión cámara a Python.

Anexo 7. Costo alquiler cámara termográfica. [42]

Anexo 7. Costo alquiler de cámara termográfica.

proyecto de grado final - repositorio.uniandes.edu.co

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