AUTOMATIZACION-DE-UN-PROCESO-DE-PINTURA-EPOXICA-MEDIANTE-UN-MANIPULADOR-INDUSTRIAL

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Instituto Politécnico Nacional. 
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. 
Unidad Profesional Adolfo López Mateos 
“AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE PINTURA 
EPOXICA MEDIANTE UN MANIPULADOR INDUSTRIAL”
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN. 
PRESENTAN: 
Luis Montoya Sierra 
Oscar Pérez Fuentes. 
ASESORES: 
M. en C. José Darío Betanzos Ramírez. 
Ing. Adrián Esteban Mejía García.
México, D.F. Noviembre de 2013 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOQ. DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA 
UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LÓPEZ MATEOS" 
TEMA DE TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN 
POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS COLECTIV AY EXAMEN ORAL INDIVIDUAL 
DEBERA(N) DESARROLLAR C. LUIS MONTOYA SIERRA 
C. OSCAR PÉREZ FUENTES 
"AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE PINTURA EPOXICA MEDIANTE UN 
MANIPULADOR INDUSTRIAL" 
AUTOMATIZAR UN PROCESO DE PINTURA EPOXICA EN POLVO POR MEDIO DE UN 
MANIPULADOR QUE ES CONTROLADO CON UN PLC MEDIANTE UN HMI EL CUAL EVITE 
QUE UN OPERADOR INTERACTÚE DIRECTAMENTE CON EL PROCESO DE PINTADO Y DE 
ESTA MANERA SE REDUZCA EL RIESGO QUE REPRESENTA ESTE TIPO DE PINTURA PARA 
SU SALUD. 
~ OBJETIVO GENERAL. 
~ OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 
~ RESUMEN DEL CONTENIDO. 
~ JUSTIFICACIÓN. 
~ INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE PINTADO. 
~ MARCO TEÓRICO. 
' 
~ DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE PINTADO. 
~ PROGRAMACIÓN DEL EQUIPO. 
~ PRUEBAS Y RESULTADOS. 
~ CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 
~ REFERENCIAS. 
MÉXICO D.F., 22 DE MAYO DE 2014. 
ASESORES 
ANZOS RAMÍREZ 
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. . ~a__ ~ ~~.\,, . ' ~::;~~~= M. EN C. MIRIAM GOMEZALVA~EZ ~ 1 •• ·' ~ 
JEFE DEL J?EPARTAMENTO ACADEMICO ~ . ~~ 
DE INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIZACION IPN 
JEFATURA IC A 
 DEDICATORIA 
 
 
DEDICATORIA 2 
 
DEDICATORIA. 
 
El presente trabajo y el resultado del mismo esta dedicado completamente a 
aquellas personas especiales que nos acompañaron a lo largo de este duro y arduo 
camino, a los que nos brindaron una mano que nos sirvió como apoyo y regazo en 
momentos difíciles, a aquellos que nos exigieron tanto y hasta el punto que nos 
hicieron llegar al límite solo para enseñarnos que las cosas buenas de la vida 
siempre son las que más cuestan, gracias a ellos hoy somos lo que somos y 
tenemos una visión clara de lo queremos llegar a ser. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
AGRADECIMIENTOS. 3 
 
AGRADECIMIENTOS. 
 
Agradecemos a nuestra familia por todo su apoyo y comprensión, ya que sin ellos 
jamás hubiéramos llegado a este punto de nuestra vida, en el cual se hacen realidad 
nuestros sueños e ilusiones al culminar nuestra carrera profesional. 
A los profesores que hemos conocido y que intentaron darnos lo mejor que tenían 
para enseñarnos la ciencia de la ingeniería. 
Agradecemos también al Mc en C. José Darío Betanzos Ramírez por guiarnos en 
la realización de este proyecto e impulsarnos para dar nuestro máximo esfuerzo. 
Agradecemos al Ing. Adrián Esteban Mejía García por habernos apoyado con los 
equipos necesarios para realizar este proyecto y por asesorarnos en el desarrollo 
del mismo.
INDICE GENERAL 
 
 
INDICE GENERAL 4 
 
ÍNDICE GENERAL. 
No. de página 
OBJETIVO GENERAL…….………………………………….…………………...……18 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS……...……………………………………………………18 
RESUMEN DEL CONTENIDO…………………………………................................19 
JUSTIFICACIÓN………………………………………………………….……………..20 
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE PINTADO……………………..21 
 1.1 Evolución de la pintura…………………..………….………………………22 
 1.2 Proceso de pintado con pintura en polvo…………………………………..28 
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO………………………………………………………32 
 2.1 PLC………………………………………………………………..………..…33 
 2.1.1 Arquitectura del PLC………………………………………………34 
 2.1.2 Unidad de procesamiento central (CPU)..………………....……34 
 2.1.3 Fuente de alimentación………………………………..………….34 
 2.1.4 Unidad de memoria………………………………………………..34 
 2.1.5 Módulos de entradas y salidas…………………………………....35 
 2.1.6 Interfaz de comunicación……………………….………………...36 
 2.2 Interfaz Humano-máquina…...……………………………………………...37
 
 
INDICE GENERAL 
 
 
INDICE GENERAL 5 
 
No. de página 
2.2.1 Funciones de la HMI……………………………………………….37 
 2.2.2 Tipos de HMI………………………………………………………..38 
2.3 Protocolos de comunicación………………………………………………..40 
 2.3.1 Redes de control…………………………………………………...41 
 2.3.1.1 Comunicación MPI………………………………………42 
 2.3.1.2 Comunicación PROFINET……………………………...43 
2.4 Unidad de programación…………………………………………………….43 
2.5 Manipulador Industrial……………………………………………………….43 
 2.5.1 Estructura mecánica del robot.………………..………………….44 
 2.5.2 Tipos de actuador………………………………………………….45 
 2.5.2.1 Actuadores neumáticos…………………………………………46 
 2.5.2.2 Actuadores hidráulicos………………………………………….46 
 2.5.2.3 Actuadores eléctricos……………………………………………46 
 2.5.2.3.1 Motores de corriente continua………………………..47 
 2.5.2.3.2 Motores de corriente alterna………………………….48 
 2.5.2.3.3 Motores pasó a paso………………………………….49 
 2.5.2.3.4 Servomotores………………………………………….50 
 2.5.2.4 Reductor………………………………………………………….51 
CAPITULO 3 DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE 
PINTADO. ………………………………………………………………………………..54 
INDICE GENERAL 
 
 
INDICE GENERAL 6 
 
 
No. de página 
3.1 Construcción del prototipo…………………………………………………..55 
3.2 Conexión y relación entre los equipos utilizados………………………….61 
CAPÍTULO 4 PROGRAMACION DEL EQUIPO……………………………………...70 
 4.1 Introducción al Software de programación………………………………...71 
 4.2 Diseño de la HMI……………………………………………………………..84 
 4.3 Programación del PLC……………………………………………………..114 
 4.4 Programación de HMI………………………………………………………158 
CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS.………………………………………...182 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………….….188 
REFERENCIAS………………………………………………………………………...190
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 7 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
No. de pág. 
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE PINTADO.
Figura 1.1 Aspecto de la pintura epoxica. ............................................................. 24 
Figura 1.2 Se muestra las aplicaciones y composiciones de los diferentes tipo de 
pintura en polvo……………….. .......................................................................... 24 
Figura 1.3 Características y ventajas de la pintura en polvo. ................................ 25 
Figura 1.4 Desventajas de la pintura epoxica en polvo. ........................................ 26 
Figura 1.5 Muestra el proceso de pintado. ............................................................ 28 
Figura 1.6 Equipo para la aplicación de la pintura en polvo. ................................. 29 
Figura 1.7 Representación al momento de la aspersión de la pintura. .................. 30 
Figura 1.8 Horno de curado................................................................................... 30 
 
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO. 
Figura 2.1 Esquema general del PLC. .................................................................. 33 
Figura 2.2 Ejemplo de una típica señal digital. ...................................................... 35 
Figura 2.3 Ejemplo de una típica señal analógica. ................................................ 36 
Figura 2.4 Arquitectura física del PLC. .................................................................. 36 
Figura 2.5 Ejemplo de un sistema con HMI integrada. .......................................... 38 
Figura 2.6 HMI tipo panel de operación. ............................................................... 39 
Figura 2.7 HMI de tipo panel táctil. ........................................................................ 39 
Figura 2.8 Pirámide CIM (Computer Integrated Manufacturing). ........................... 41 
Figura 2.9 Tipos de articulación de un robot. ........................................................ 44 
Figura 2.10 Tipos de robots industriales. ..............................................................45 
Figura 2.11 Motor de Corriente continua. .............................................................. 48 
Figura 2.12 Partes que conforman un motor de corriente alterna. ........................ 49 
Figura 2.13 Ejemplo del comportamiento del motor paso a paso. ......................... 50 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 8 
 
Figura 2.14 Partes que conforman un servomotor. ............................................... 51 
Figura 2.15 Ejemplo de motorreductor. ................................................................. 52 
 
CAPÍTULO 3 DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE 
PINTADO. 
 
Figura 3.1 Perfil utilizado en la estructura del prototipo. ........................................ 55 
Figura 3.2 Segmentos de perfil para el cuerpo de la estructura. ........................... 56 
Figura 3.3 Unión de perfiles en ángulo recto. ........................................................ 56 
Figura 3.4 Mecanismo de tornillo sin fin. ............................................................... 57 
Figura 3.5 Muestra terminada de la base del eje “Y”. ........................................... 58 
Figura 3.6 Cuerpo rectangular formado. ............................................................... 59 
Figura 3.7 Placa destinada al movimiento en el eje Y. .......................................... 59 
Figura 3.8 Estructura final terminada. ................................................................... 60 
Figura 3.9 Conexión general de los elementos usados ......................................... 61 
Figura 3.10 Descripción general del PLC. ............................................................. 63 
Figura 3.11 Descripción general de la HMI. .......................................................... 64 
Figura 3.12 Descripción de la conexión del PLC a la HMI. ................................... 65 
Figura 3.13 Conexión entre el PLC y la PC ........................................................... 66 
Figura 3.14 Conexión y armado del PLC. ............................................................. 66 
Figura 3.15 Descripción del tablero de control. ..................................................... 67 
Figura 3.16 Conexión del tablero a la tarjeta. ........................................................ 68 
Figura 3.17 Conexión entre los interruptores fin de carrera y la tarjeta. ................ 69 
 
CAPÍTULO 4 PROGRAMACION DEL EQUIPO. 
 
Figura 4.1 Ubicación del TIA PORTAL. ................................................................. 73 
Figura 4.2 Vista de TIA PORTAL V12. .................................................................. 74 
Figura 4.3 Opciones del TIA PORTAL V12. .......................................................... 74 
Figura 4.4 Menú desplegado de inicio. .................................................................. 76 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 9 
 
Figura 4.5 Cuadro de dialogo al crear un 
proyecto…………………………………………………………………………………76 
Figura 4.6 Menú de dispositivos y redes. ............................................................. 77 
Figura 4.7 Menú de selección de equipo. .............................................................. 77 
Figura 4.8 Selección de la CPU para el ejemplo. .................................................. 79 
Figura 4.9 Vista del proyecto. ................................................................................ 80 
Figura 4.10 Hardware ya configurado. .................................................................. 81 
Figura 4.11 Vista general del entorno del PLC. ..................................................... 82 
Figura 4.12 Representación de las instrucciones básicas del TIA PORTAL. ........ 83 
Figura 4.13 Vista general del portal. ...................................................................... 84 
Figura 4.14 Vista de dispositivos y redes en el Portal. .......................................... 85 
Figura 4.15 Vista de HMI para agregar al proyecto. .............................................. 85 
Figura 4.16 Aspecto de HMI ya en la vista del proyecto. ...................................... 86 
Figura 4.17 Vista de imagen llamada “PORTADA”. .............................................. 86 
Figura 4.18 Barra de herramientas para la programación de la HMI. .................... 87 
Figura 4.19 Imagen de la portada ya con el botón. ............................................... 87 
Figura 4.20 Imagen de donde agregar una nueva imagen. ................................... 88 
Figura 4.21 Ventana de las propiedades del botón 1. .......................................... 88 
Figura 4.22 Ventana de las propiedades del botón en los eventos. ...................... 89 
Figura 4.23 Imagen del botón direccionado. ......................................................... 89 
Figura 4.24 Imagen de la pantalla del “MENU”.. ................................................... 90 
Figura 4.25 Menú con las imágenes ya agregadas. .............................................. 90 
Figura 4.26 Imagen de la creación de la pantalla de modo automático. ............... 91 
Figura 4.27 Imagen con el botón de portada agregado. ........................................ 92 
Figura 4.28 Imagen con el botón de menú agregado. ........................................... 92 
Figura 4.29 Menú con las pantallas ya creada de las piezas. .............................. 93 
Figura 4.30 Imagen de modo automático. ............................................................. 93 
Figura 4.31 Ubicación del búfer de avisos. ........................................................... 94 
Figura 4.32 Imagen ya agregado el búfer de diagnóstico. .................................... 94 
Figura 4.33 Imagen del búfer de diagnóstico con los botones de navegación. ..... 95 
Figura 4.34 Imagen con el botón “limpiar” agregado. ............................................ 95 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 10 
 
Figura 4.35 Imágenes de las propiedades del botón, en la pestaña de eventos. .. 96 
Figura 4.36 Imagen con el botón direccionado...................................................... 96 
Figura 4.37 Imagen de la pieza #1. ....................................................................... 97 
Figura 4.38 Ubicación del interruptor. ................................................................... 97 
Figura 4.39 Imagen con el switch agregado. ......................................................... 97 
Figura 4.40 Imagen de las propiedades del interruptor. ........................................ 98 
Figura 4.41 Imagen de las propiedades generales del interruptor. ....................... 98 
Figura 4.42 Imagen con el interruptor agregado. .................................................. 99 
Figura 4.43 Imagen con los interruptores agregados. ........................................... 99 
Figura 4.44 Imagen de la HMI de la pieza #1. ....................................................... 98 
Figura 4.45 Imagen con el margen dibujado. ........................................................ 98 
Figura 4.46 Imagen con el círculo agregado. ...................................................... 101 
Figura 4.47 Imagen de las propiedades del círculo. ............................................ 101 
Figura 4.48 Imagen de las propiedades del círculo. ............................................ 102 
Figura 4.49 Imagen con el círculo ya editado. ..................................................... 102 
Figura 4.50 Imagen con el botón agregado. ........................................................ 103 
Figura 4.51 Imagen con el botón agregado. ........................................................ 103 
Figura 4.52 Imagen de las animaciones del círculo. ........................................... 104 
Figura 4.53 Imagen del círculo editado en sus apariencias. ............................... 104 
Figura 4.54 Imagen de la pieza#1 con los círculos ya copiados......................... 105 
Figura 4.55 Imagen de los indicadores ya etiquetados. ...................................... 105 
Figura 4.56 Imagen con el botón agregado de volver al origen........................... 106 
Figura 4.57 Imagen con el botón agregado de menú. ......................................... 107 
Figura 4.58 Imagen con la pantalla de modo automático de las piezas terminada.
 ......................................................................................................................... 107 
Figura 4.59 Imagen con el título agregado para la pantalla de manual. ............. 108 
Figura 4.60 Imagen con los botones agregados para la pantalla. ....................... 109 
Figura 4.61 Imagen ya con la pantalla etiquetada. .............................................. 109 
Figura 4.62 Imagen con pantalla de modo manual terminada............................. 110 
Figura 4.63 Imagen correspondiente a “intro del proceso I” ................................ 111 
Figura 4.64 Imagen correspondiente a “intro del proceso II”. .............................. 111 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 11 
 
Figura 4.65 Imagen correspondiente a “intro del proceso III”. ............................. 112 
Figura 4.66 Imagen correspondiente a “intro del proceso IV”.............................. 112 
Figura 4.67 Imagen correspondiente a “intro del proceso V”. ............................. 113 
Figura 4.68 Imagen correspondiente a “intro del proceso VI”.............................. 114 
Figura 4.69 Diagrama de flujo del algoritmo de la función principal……………….115 
Figura 4.70 Imagen correspondiente a una vista general del proyecto. .............. 116 
Figura 4.71 Vista del portal ya con las pantallas programadas. .......................... 116 
Figura 4.72 Imagen correspondiente a dispositivos y redes. .............................. 117 
Figura 4.73 Vista del portal con las HMI seleccionadas. ..................................... 117 
Figura 4.74 Imagen a la vista del portal con el PLC seleccionado. ..................... 118 
Figura 4.75 Imagen del hardware config en la vista del proyecto. ....................... 118 
Figura 4.76 Imagen del catálogo de hardware. ................................................... 119 
Figura 4.77 Imagen correspondiente la “hardware config” ya completo. ............. 120 
Figura 4.78 Imagen de las propiedades del CPU. ............................................... 121 
Figura 4.79 Opciones para activar el servidor Web. ............................................ 121 
Figura 4.80 Imagen que muestra la tabla de variables del PLC. ......................... 122 
Figura 4.81 Imagen de las variables de entradas ya declaradas. ....................... 123 
Figura 4.82 Imagen de las variables de salidas ya declaradas. .......................... 123 
Figura 4.83 Imagen de las variables de marcas ya declaradas.......................... 124 
Figura 4.84 Ubicación de los bloques del programa. .......................................... 124 
Figura 4.85 Cuadro para crear bloques en TIA PORTAL V12............................. 125 
Figura 4.86 Entorno del editor de programa. ....................................................... 125 
Figura 4.87 Ubicación de agregar un bloque. ..................................................... 126 
Figura 4.88 Como configurara el OB35. .............................................................. 126 
Figura 4.89 Programación de los paros de emergencia. ..................................... 127 
Figura 4.90 Insertar el FC de “Avisos de HMI”. ................................................... 128 
Figura 4.91 Insertar el FC de “Ir al origen”. ......................................................... 128 
Figura 4.92 Insertar el FC de “Modo Manual”. ..................................................... 129 
Figura 4.93 Programación de “Modo Manual” para mandar avanzar el eje X. .... 130 
Figura 4.94 Programación de “Modo Manual” para mandar retroceder el eje X.. 130 
Figura 4.95 Programación de “Modo Manual” para mandar avanzar el eje Y. .... 131 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 12 
 
Figura 4.96 Programación de “Modo Manual” para mandar retroceder el eje Y . 132 
Figura 4.97 Programación de “Modo Manual” para activar el aspersor. .............. 132 
Figura 4.98 Programación de “Ir al origen” para llevar al eje X a su posición. .... 133 
Figura 4.99 Programación de “Ir al origen” para llevar al eje Y a su posición. .... 133 
Figura 4.100 Programación de “Ir al origen” para llevar al eje Y a su posición. .. 133 
Figura 4.101 Programación de “Avisos de HMI” para registrar el paro de activo en la 
HMI. .................................................................................................................. 134 
Figura 4.102 Programación de “Avisos de HMI” para registrar el Ir al origen por el 
botón físico en la HMI. ...................................................................................... 134 
Figura 4.103 Programación de “Avisos de HMI” para registrar el modo manual en la 
HMI. .................................................................................................................. 134 
Figura 4.104 Programación de “Avisos de HMI” para registrar el Ir al origen en la 
HMI. .................................................................................................................. 135 
Figura 4.105 Programación de “Avisos de HMI” para registrar la activación del modo 
manual por el selector. ......................... …………………………………………...135 
Figura 4.106 Programación de “Avisos de HMI” para registrar la activación de la 
imagen en modo manual. ................................................................................ 135 
Figura 4.107 Programación de “Avisos de HMI” para registrar la activación de la 
imagen en modo automático. .......................................................................... 135 
Figura 4.108 Programación de “Avisos de HMI” para registrar la activación de la 
imagen de info del proceso. ............................................................................. 137 
Figura 4.109 Programación de “Avisos de HMI” para registrar la activación de la 
imagen de del búfer de alarmas. ...................................................................... 137 
Figura 4.110 Programación del OB1, lógica de activación de la señal de avance en 
X. ...................................................................................................................... 138 
Figura 4.111 Programación del OB1, lógica de activación de la señal de retroceder 
en X. ................................................................................................................. 139 
Figura 4.112 Programación del OB1, lógica de activación de la señal de avance en 
Y. ...................................................................................................................... 139 
Figura 4.113 Programación del OB1, lógica de activación de la señal de retroceder 
en Y. ................................................................................................................. 140 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 13 
 
Figura 4.114 Llamado a la subrutina “MODO MANUAL”. .................................... 140 
Figura 4.115 Llamado a la subrutina “IR AL ORIGEN”. ....................................... 141 
Figura 4.116 Cuenta de vueltas en el eje X......................................................... 142 
Figura 4.117 Cuenta de vueltas en el eje Y......................................................... 142 
Figura 4.118 Diagrama de Flujo del algoritmo de la subrutina Pieza 1……………143 
Figura 4.119 Llamada a la subrutina “AUTOMATICO PIEZA #1”. ....................... 144 
Figura 4.120 Llamada a la subrutina “AUTOMATICO PIEZA #2”. ....................... 144 
Figura 4.121 Llamada a la subrutina “AUTOMATICO PEIZA #3”. ....................... 145 
Figura4.122 Activación del avance del actuador del eje X. ................................ 145 
Figura 4.123 Primer paso para realizar el pintado del contorno rectangular. ...... 146 
Figura 4.124 Network para el recorrido del manipulador en el eje Y. .................. 146 
Figura 4.125 Condición para el movimiento en el eje Y. ..................................... 146 
Figura 4.126 Código para terminar el recorrido en el eje X. ................................ 147 
Figura 4.127 Lógica de activación de la marca “PASO 4”. .................................. 147 
Figura 4.128 Regreso del manipulador en el eje Y para la pieza 1. .................... 147 
Figura 4.129 Diagrama de Flujo del algoritmo de la subrutina Pieza 2……………148 
Figura 4.130 Puesta en marcha del modo automático para la pieza 2. ............... 149 
Figura 4.131 Lógica para la activación del avance en el eje Y. ........................... 149 
Figura 4.132 Activación del retroceso en el eje X. .............................................. 149 
Figura 4.133 Activación del retroceso en el eje Y. .............................................. 150 
Figura 4.134 Primer condición para el movimiento en el eje X............................ 150 
Figura 4.135 Primera condición para el movimiento en el eje Y. ......................... 151 
Figura 4.136 Segunda condición para el movimiento en el eje X. ....................... 151 
Figura 4.137 Segunda condición para el movimiento en el eje Y. ....................... 152 
Figura 4.138 Tercera condición para el movimiento en el eje X. ......................... 152 
Figura 4.139 Tercera condición para el movimiento en el eje Y. ......................... 153 
Figura 4.140 Cuarta condición para el movimiento en el eje X. .......................... 153 
Figura 4.141 Cuarta condición para el movimiento en el eje Y. .......................... 154 
Figura 4.142 Programación para el recorrido final en el eje Y. ........................... 154 
Figura 4.143 Programación para el recorrido final en el eje X. ........................... 155 
Figura 4.144 Diagrama de Flujo del algoritmo de la subrutina Pieza 3……………156 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 14 
 
Figura 4.145 Línea de código para el empezar el avance en el eje X y Y del 
manipulador. ..................................................................................................... 156 
Figura 4.146 Condición para realizar el cambio de dirección en el eje Y. ........... 157 
Figura 4.147 Condición para el paro del movimiento en el eje Y. ....................... 157 
Figura 4.148 Condición para el cambio de movimiento en el eje X ..................... 158 
Figura 4.149 Condición para el regreso del manipulador en el eje X. ................. 158 
Figura 4.150 Ruta de ubicación del menú de conexión. ...................................... 159 
Figura 4.151 Cuadro del menú de conexión. ...................................................... 159 
Figura 4.152 Cuadro del menú de conexión con la comunicación dado de alta. 159 
Figura 4.153 Cuadro del menú de conexión para la configuración de la misma. 160 
Figura 4.154 Cuadro del menú para la ubicación del menú. ............................... 160 
Figura 4.155 Cuadro de conexiones físicas inicialmente. ................................... 161 
Figura 4.156 Cuadro de conexiones físicas ya con la comunicación física. ........ 161 
Figura 4.157 Imagen del modo manual. .............................................................. 162 
Figura 4.158 Cuadro de eventos dentro de las propiedades del botón. .............. 162 
Figura 4.159 Direccionamiento del botón de avance. ......................................... 163 
Figura 4.160 Direccionamiento del botón de avance X. ...................................... 163 
Figura 4.161 Direccionamiento del botón de retroceso en X. .............................. 164 
Figura 4.162 Direccionamiento del botón de retroceso en Y. .............................. 164 
Figura 4.163 Direccionamiento del botón de avance en Y. ................................. 165 
Figura 4.164 Direccionamiento del botón de activación del aspersor. ................ 165 
Figura 4.165 Direccionamiento del interruptor permisivo para el modo manual. . 166 
Figura 4.166 Pestaña de animaciones para el interruptor de modo manual. ...... 166 
Figura 4.167 Cuadro de animación para la conexión a la variable para el interruptor.
 ......................................................................................................................... 167 
Figura 4.168 Conexión a la variable para el interruptor. ...................................... 167 
Figura 4.169 Pestaña de eventos para el interruptor permisivo de manual. ....... 168 
Figura 4.170 Direccionamiento del interruptor como permisivo en la función de ON.
 ......................................................................................................................... 168 
Figura 4.171 Direccionamiento del interruptor como permisivo en la función de off.
 ......................................................................................................................... 168 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 15 
 
Figura 4.172 Imagen de la pieza #1. ................................................................... 169 
Figura 4.173 Propiedades del botón de ON. ....................................................... 169 
Figura 4.174 Cuadro de animación para la conexión a la variable para el interruptor
 ......................................................................................................................... 170 
Figura 4.175 Configuración para el botón de ON. ............................................... 170 
Figura 4.176 Configuración para el botón de ON para la inversión de variables. 171 
Figura 4.177 Configuración para el botón permisivo. .......................................... 171 
Figura 4.178 Configuración para el botón permisivo. .......................................... 172 
Figura 4.179 Configuración para el botón de paro de emergencia...................... 172 
Figura 4.180 Configuración para el botón de paro de emergencia...................... 172 
Figura 4.181 Propiedades del círculo que indica el estado de X. ........................ 173 
Figura 4.182 Direccionamiento para darle animación al LED.............................. 173 
Figura 4.183 Direccionamiento para darle animación al LED del eje x ya totalmente 
direccionada. .................................................................................................... 174 
Figura 4.184 Direccionamiento para darle animación al LED del eje Y ya totalmente 
direccionada. .................................................................................................... 174 
Figura 4.185 direccionamiento para darle animación al LED del aspersor ya 
totalmente direccionada. .................................................................................. 175 
Figura 4.186 Ubicación de la administración de usuarios. .................................. 175 
Figura 4.187 Grupos para la administración de usuarios. ................................... 176 
Figura 4.188 Grupos para la administración de usuarios finalizada. ................... 176 
Figura 4.189 Pestaña de usuarios con la configuración total de los usuarios. .... 177 
Figura 4.190 Pestaña de grupos de usuarios. ..................................................... 177 
Figura 4.191 Pestaña de grupos de usuarios con el grupo de usuarios. ............. 178 
Figura 4.192 Pestaña de las propiedades del botón del búfer de alarmas. ........ 179 
Figura 4.193 Pestaña de las propiedades del botón del búfer de alarmas ya con la 
seguridad configurada. ..................................................................................... 179 
Figura 4.194 Pestaña de las propiedades del botón del modo automático ya con la 
seguridad configurada………. ..........................................................................180 
Figura 4.195 Ubicación de los avisos de HMI. .................................................... 180 
Figura 4.196 Menú de los avisos de HMI. ........................................................... 181 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
INDICE DE FIGURAS 16 
 
Figura 4.197 Menú de los avisos de HMI ya configurado. ................................... 181 
 
CAPÍTULO 5 PRUEBAS Y RESULTADOS. 
 
Figura 5.1 Manipulador físico cableado………………………………………………183 
Figura 5.2 tablero de control físico…………………………………………………….184 
Figura 5.3 Cableado de los elementos y señales que conforman el proceso…….185 
Figura 5.4 Cotización del equipo usado en el proyecto……………………………..186 
Figura 5.5 Cotización del equipo ideal………………………………………………..187
INDICE DE TABLAS 
 
 
INDICE DE TABLAS 17 
 
ÍNDICE DE TABLAS. 
 No. de página 
 
 
Tabla 1.1 Comparación de la pintura líquida y sólida………………………………………….27 
 
Tabla 2.1. Datos técnicos de comunicación MPI……………………………………………….43 
 
Tabla 2.2. Tabla comparativa de los tipos de actuadores……………………………………..53 
 
Tabla 3.1 Descripción de las características principales 
 del CPU 315-2 PN/DP. ………………………………………………………………….61 
 
Tabla 4.1 Características del TIA PORTAL……………………………………………………..72 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
 
OBJETIVOS 18 
 
OBJETIVO GENERAL. 
 
Automatizar un proceso de pintura epoxica en polvo por medio de un manipulador 
que es controlado con un PLC mediante un HMI el cual evite que un operador 
interactúe directamente con el proceso de pintado y de esta manera se reduzca el 
riesgo que representa este tipo de pintura para su salud. 
 
OBJETIVOS ESPECIFICOS. 
 
Integrar una interfaz hombre máquina (HMI) SIEMENS en conjunto con un 
controlador lógico programable (PLC) SIEMENS para poder operar el manipulador 
que automatice el proceso de pintura. 
Realizar un algoritmo de programación para el PLC que permita al manipulador 
realizar el pintado en modo automático de tres piezas de diferentes formas. 
Realizar un algoritmo de programación para el PLC que permita que un operario 
controle de manera manual al manipulador en caso de que se requiera pintar una 
pieza que no tenga alguna de las formas de la función automática. 
Desarrollar la interfaz hombre-máquina del proceso de pintado de tal forma que el 
manipulador sea operado desde la HMI o bien desde un tablero físico por medio de 
botones e interruptores.
RESUMEN 
 
 
RESUMEN 19 
 
RESUMEN DEL CONTENIDO. 
En el siguiente escrito se documenta paso a paso el desarrollo de un proyecto que 
lleva por título “AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE PINTURA EPOXICA 
MEDIANTE UN PLC Y UN MANIPULADOR.”, dicho proyecto cuenta con un 
argumento que respalda el desarrollo del mismo. 
Posteriormente para seguir con el desarrollo del proyecto se da a conocer 
información general acerca de la evolución que sufre la pintura desde su etapa 
líquida hasta su presentación en pequeñas partículas sólidas en forma de polvo, y 
además se describe cómo se lleva a cabo el proceso de pintado utilizando este tipo 
de pintura. 
En seguida se dan a conocer los equipos y máquinas con los que se puede 
desarrollar la automatización de dicha tarea y se otorga al lector información verídica 
acerca del funcionamiento de cada uno de los elementas mencionados. 
Cuando se tiene el conocimiento general de cada uno de los equipos que 
interactúan en el proyecto se procede a documentar la creación e interacción que 
tienen cada uno de estos con lo que se da a conocer el hardware que conforma 
dicho proyecto. 
Una vez que se tiene la parte del hardware completa se procede a documentar paso 
a paso el desarrollo del algoritmo que gobierna cada una de las acciones que podrán 
realizarse con el hardware, de esta manera se tiene el conocimiento de la tarea que 
desempeña cada línea de código que ha quedado programada en el controlador 
seleccionado. 
Al terminar con el desarrollo de la parte del software se realizan pruebas y estas se 
reportan en las secciones finales de este escrito, para terminar con este proyecto 
se presentan las conclusiones que ha dejado el desarrollo de este trabajo y las 
recomendaciones que se sugieren para mejor posibles detalles que surgieran en el 
desarrollo del mismo. 
JUSTIFICACION 
 
 
JUSTIFICACION. 20 
 
JUSTIFICACIÓN. 
 
En la actualidad se buscan métodos de pintado que sean más eficientes, que 
ofrezcan una mayor calidad en el producto final y que a su vez sean amigables con 
el medio ambiente, por esta razón cada vez más empresas usan el método de 
pintura epoxica en polvo o también llamada pintura electrostática que al no contener 
ningún tipo de solventes contribuye al cuidado ambiental, además, por el hecho de 
que ésta sea polvo permite que el aprovechamiento sea al máximo y la mayoría de 
residuos que quedan pueden volver a ser reutilizados en el proceso, además de que 
es más económica en comparación con sus contrapartes líquidas. 
Por estas razones este tipo de pintura es muy usada tanto en grandes como en 
pequeñas empresas, en las cuales se debe de trabajar bajo normas de seguridad 
que resguarden la integridad de la instalación con la que se trabaja, al operador que 
interviene en el proceso y al medio ambiente. 
Debido al fino polvo con el que se trabaja es inevitable entrar en contacto con el 
mismo. Por lo que es conveniente saber que en este tipo de pintura se encuentran 
sustancias que son nocivas para la salud del ser humano, como lo dice el artículo 
“Control de la exposición a isocianurato de triglicidilo (TGIC) en pinturas en polvo” 
el cual indica que “desde hace aproximadamente 30 años, uno de los componentes 
de estas pinturas en polvo es el isocianurato de triglicidilo (TGIC). Se utiliza como 
agente de polimerización en los revestimientos de poliéster de estas pinturas” [1]. 
“También se debe tener en cuenta que si el aire que se respira en el lugar de trabajo 
tiene una cantidad excesiva de polvo, humo, gases, vapores o rocíos, se pueden 
tener riesgo de desarrollar una enfermedad pulmonar. Algunas substancias pueden 
hacer que se irriten las vías respiratorias superiores o la nariz y la garganta, o 
solamente la garganta” [2]. 
 
 
CAPITULO #1 
 
 
CAPITULO #2 21 
 
CAPÍTULO 1 
 
INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE 
PINTADO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 22 
 
1.1 Evolución de las pinturas. 
En el proceso se involucra un manipulador para el pintado de figuras geométricas 
definidas, utilizando pintura epoxica en polvo, se comenzará a hablar un poco de 
historia. Como bien se sabe el hombre ha evolucionado en sus procesos de pintado, 
desde el hombre de la prehistoria, que buscaba solo expresar lo que pasaba a su 
alrededor; esto a través de pinturas rupestres, la pintura que utilizaba se 
caracterizaba por utilizar en su preparación sustancias minerales (óxido de hierro, 
Manganeso, Cinabrio, Carbón, Arcillas), animales (sangre, huevos, grasas) o 
vegetales (grasas, colorantes)[3], Aunque en este época el hombre no se 
preocupaba por pintar como tal algo para dar un acabado. 
Después el hombre durante su evolución despertó su inquietud por el arte, gracias 
a esto, el hombre busca tener acabados finos y con una gama de colores, esto nos 
lleva al año 500 A.C, en Japón, “Los japoneses obtenían su barniz a partir de la 
corteza del árbol de laca y lo aplicaban en 20 a 30 capas. Fueron producidas obras 
del más alto nivel artístico [4]. 
Al paso del tiempo, entre el siglo XIX aumenta la demanda de estos barnices y con 
ella el poder sustituir la laca por otro material, además del gran auge de tecnología 
para el procesamiento de materia prima, de ahí surge la pintura líquida y la primera 
pintura en polvo, ésta última aparece a finales de la década de 1940 y principios de 
la de 1950, en una época en la que los polímeros orgánicos seguían siendo 
aplicados por aspersión en forma depolvo sobre bases metálicas. En esos años, el 
Dr. Erwin Gemmer, un científico alemán, desarrolló la técnica del lecho fluidizado 
para el procesamiento de recubrimientos en polvo termoestables [4]. A partir de esta 
época la pintura epoxica mostraba ya su composición y su forma de aspersión, la 
cual como se menciona es por el lecho fluidizado, el cual solo se trata de combinar 
un flujo de aire, con el material para hacer que éste se suspenda dentro de un 
contenedor, el cual, al ser expulsado lo haga uniformemente y se pueda mover 
como un fluido, que asemeja lo que hoy se conoce como un compresor de aire, 
“Entre 1958 y 1965, todos los recubrimientos en polvo (generalmente sólo 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 23 
 
aplicaciones funcionales con un espesor de película de 150 µm a 500 µm), eran 
literalmente procesados por aplicación de la técnica del lecho fluidizado. El 
aislamiento eléctrico, la resistencia a la corrosión y a la abrasión estaban en primer 
plano en las aplicaciones de esta técnica. 
 
Fue la firma alemana Bosch quien desarrolló la forma básica de resina epoxi en 
polvo al intentar encontrar un material de aislamiento eléctrico [4]. Como se 
mencionó anteriormente, los recubrimientos tenían diferentes características, hasta 
que aparece Bosch con la primer resina epoxica. 
 
Entre 1966 y 1973, fueron desarrolladas y comercializadas las cuatro resinas 
termoestables básicas, que siguen siendo las más empleadas hoy en día: epoxi, 
híbrido-epoxi-poliéster, poliuretano y poliéster (TGIC). 
 
A partir de principios de la década de 1970, el recubrimiento en polvo empieza su 
marcha hacia la conquista mundial, aunque el crecimiento del mercado de 
recubrimientos en polvo fue inicialmente flojo hasta 1980. Hasta entonces, las 
instalaciones eran caras, el espesor de película era demasiado grueso para uso 
comercial, los problemas de cambio de color y las altas temperaturas de tratamiento 
limitaban mucho el tono y efecto de los colores y la diversidad de substratos [4]. 
 
En la actualidad se tiene la pintura epoxica, una pintura en polvo o también llamado 
recubrimiento en polvo, se describen como que las pinturas en polvo seco son 
recubrimientos orgánicos compuestos por resinas sintéticas, pigmentos y aditivos 
[5], como se vió en la definición anterior este tipo de pintura carece de solventes, 
esto es debido al proceso de aplicación que es muy diferente al de la pintura en 
base de aceite. Al ser polvo en su totalidad ofrece la ventaja de ser sólido al 100%, 
tal como se muestra en la figura 1.1. 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 24 
 
 
Figura 1.1 Aspecto de la pintura epoxica [6]. 
Anteriormente dentro del contexto histórico, se mencionó que se desarrollaron 
cuatro tipos de recubrimientos o pinturas que predominan en la actualidad, pero hoy 
en día, también se ha creado otro tipo más de pintura que es la acrílica, a 
continuación se presenta la figura 1.2: 
 
Figura 1.2 Se muestra las aplicaciones y composiciones de los diferentes tipo de pintura en polvo 
[5]. 
 
De lo anterior se tiene que, el poliéster es para dar una mayor resistencia a la 
humedad y dar acabados más finos, las pinturas que contienen T.G.I.C. presentan 
•Contituida por resinas epoxicas puras.
•Se utiliza en piezas que precise una alta resistencia 
quimica(oleoductos),sector de la electrónica.
EPOXI
•Pintura constituida por resinas poliesteres endurecidas por 
resinas epoxicas.
•Se utilizan para piezas que son destinas al interior 
exclusivamente(electrodomesticos,jugetes)
EPOXI/POLIESTER
•Pintura constituida por resinas poliesteres endurecidas por 
triglicidilisocianurato.
•Su uso es para piezas destinadas al exterior(muebles de 
jardin)
POLIESTER CON T.G.I.C.
•Pintura constituida por resinas poliesteres endurecidas 
por isocianatos.
•Su uso es para objetes al la interperie pero con un mejor 
acabado 
POLIURETANO
•Pintura constituida por acrilicas.
•Se utiliza en piezas para el exterior pero limita la plicacion 
por el elevado costo.
ACRILICO
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 25 
 
una mejor protección ante la corrosión, el problema con este tipo de pinturas es que 
mediante el proceso de curado llega a soltar un gas tóxico, la pintura con poliuretano 
presenta una mejor adherencia y les da un acabado brilloso a las piezas, y por último 
las de acrílico, son costosas a comparación de las anteriores pero presentan, al 
igual que el poliuretano, muy buenos acabados, solo que éstas presentan un tiempo 
de curado menor al poliuretano. 
Ahora que se conoce como son y de que se componen, a continuación se mostrarán 
las características, así como sus ventajas de este tipo de pinturas en polvo. 
 
Figura 1.3 Características y ventajas de la pintura en polvo. 
Con lo anterior se muestra que la pintura epoxica en polvo, tiene grandes ventajas 
en comparación con la pintura líquida de aceite, pero también, tiene algunas 
desventajas ya que nada es perfecto, a continuación se mostrarán algunas 
desventajas de la pintura en polvo, en figura 1.4. 
Su estado 
Solido.
• Evita escurrimientos.
• Menor desperdicio en el pintado.
Su calidad.
• Se utiliza para dar un acabado más resistente y 
duradero al pintado
• No es nesesario preparar o diluir la pintura.
Su costo.
• De entrada la pintura en polvo , es más barata que la 
pintura líquida, y por su rendimineto y reutilizacion se 
utiliza menos pintura líquida, reduciendo los costos.
Por ser 
ecologico.
• Este tipo de pintura no posee solventes a lo cual al 
momento de su aplicacion , no arroja solventes a la 
atmósfera. 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 26 
 
 
Figura 1.4 Desventajas de la pintura epoxica en polvo. 
En la actualidad se está sustituyendo la pintura líquida, por la pintura en polvo, y así 
lo afirmó, durante una entrevista Gonzalo Pérez, gerente de servicio técnico de la 
empresa Vitracoat, de la ciudad de México, Pérez calculó que actualmente 90% de 
las empresas del sector metalmecánico ya utiliza pigmentos en polvo para pintar 
desde el chasis de los autos, máquinaria y herramienta, hasta electrodomésticos y 
muebles de metal, quien agregó que los pigmentos en polvo duran hasta 10 veces 
más que los líquidos, tienen un nivel de aprovechamiento de 98% y no requieren 
solventes para su aplicación. Finalmente, Pérez comentó que las pinturas en polvo 
son más ecológicas que las líquidas, en tanto que se aplican en seco (mediante 
cargas electrostáticas) y se fijan en un proceso de horneado, a diferencia de las 
líquidas que requieren de solventes para su aplicación. 
Su estado 
Sólido.
• Al ser polvo, se mezcla con el aire que se respira, 
durante su aplicacion.
• Dificultad para la obtención de algunos colores.
Su proceso
• Dentro de su proceso, existe una etapa de curado, la 
cual requiere un tiempo.
• Solo se puede aplicar a piezas que soporten las 
temperatura de curado.
Aplicacion a 
materiales.
• La pintura epoxica se aplica por electrostática la cual 
solo se puede aplicar a metales y a algunos plásticos.
En su 
aplicacion
• Al momento de la asperción, se produce una nube de 
polvo el cual, puede ser inalado por el personal que lo 
aplique.
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 27 
 
Además, la pintura en polvo deja una capa más gruesa (dos milímetros) sobre la 
superficie que el pigmento líquido (un milímetro), lo cual la hace 10 veces más 
resistente al medio ambiente. Mientras la pintura líquida resiste de 120 a 300 horas 
sumergida en una solución de agua con sal al 30% (prueba de cámara salina) los 
pigmentos en polvo aguantan hasta 2,000 horas. Además la cantidad de producto 
en polvo que se desperdicia durante la aplicación no supera 2%, mientras que en 
los productos líquidos asciende a 60% [6]. 
Esto da una perspectiva mayor sobre las grandes ventajas que es utilizar la pintura 
en polvo, con respecto la pintura convencional líquida de aceites. A continuación se 
mostrará un cuadro comparativo(ver tabla 1.1) entre la pintura en polvo y la pintura 
líquida. 
Como ya se hizo referencia, la pintura en polvo tiene partes buenas en el aspecto 
de manufactura, pero en el aspecto de salud del operador, no es del todo buena, 
puesto que aunque el personal que la aplique (pintor) utilice el equipo de protección 
adecuado para sus vías respiratorias, éste no es del todo suficiente para evitar la 
inhalación del polvo, y de igual manera dependiendo del tipo de pintura, ésta se 
vuelve más peligrosa para que una persona la esté inhalando en cada aplicación. 
A continuación se muestra un cuadro comparativo entre la pintura en polvo y la 
pintura líquida convencional. 
Tabla 1.1 Comparación de la pintura líquida y sólida. 
CARACTERÍSTICAS. PINTURA EN POLVO PINTURA LÍQUIDA 
 
Costo. 
Su costo oscila entre los $25 
y los $40 el Kg 
Su costo oscila entre los $80 y 
los $100 el Lt 
 
 
Calidad 
 
La película de pintura es 
uniforme y duradera y basta 
La película de pintura es 
variada dependiendo lo que se 
rebajó, y hay que dar 
diferentes manos para que 
quede un pintado uniforme. 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 28 
 
con una sola mano de 
pintura 
 
 
Rentabilidad. 
 
Esta pintura, se puede 
reutilizar, toda la que no se 
adhirió a la pieza. 
La pintura líquida, al momento 
del desperdicio se llega a 
desperdiciar desde el llenado 
del equipo, hasta su aplicación. 
Equipo de protección Mascarilla anti gas para boca 
y nariz, Lentes de seguridad, 
Tapones de oídos, guantes, 
overol. 
Mascarilla anti gas para boca y 
nariz, Lentes de seguridad, 
Tapones de oídos, guantes, 
overol. 
 
Ecológica 
Es amigable con el ambiente 
al ser sólido y no tener 
solventes no daña el medio 
ambiente. 
 Por contener solventes, al 
momento del pintado estos se 
evaporan provocando la 
contaminación del aire. 
 
Riesgos al operador 
Al momento del pintado se 
genera polvo el cual aun con 
mascarilla puede ser inalado 
por el personal. 
Al ser liquido aun con guantes 
esta cae a la piel, la cual 
presenta irritabilidad al contacto 
y es dañina al oler los solventes 
 
 
Dificultad al aplicar. 
Es un poco difícil pintar 
objetos con cavidades, 
puesto que es un tanto difícil, 
si no existe la suficiente 
presión. 
No hay tanto problema como en 
el sólido puesto que si es una 
pieza con cavidades se utiliza la 
inmersión en pintura. 
 
Equipo para la aplicación 
Básicamente es un 
compresor y una pistola para 
su aspersión. 
 Básicamente es un compresor 
pero este tiene la particularidad 
de cargar eléctricamente la 
pintura y una pistola para su 
aspersión. 
1.2 PROCESO DE PINTADO CON PINTURA EN POLVO. 
Para la aplicación de este tipo de pintura existe un método o proceso muy particular, 
pero muy parecido al de pintura liquido en cierto modo. 
 
Figura 1.5 Muestra el proceso de pintado. 
Limpieza de la 
pieza.
Puesta a tierra 
de la pieza.
Aspercion de 
la pintura.
Curado de la 
pintura.
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 29 
 
El proceso comienza en el lavado de la pieza, como el objeto a pintar será metal, 
por lo regular estos contienen oxido, polvo o grasas, a lo cual como en cualquier 
proceso de pintura la pieza deberá estar libre de estos agentes contaminantes para 
que pueda existir una buena adherencia de la pintura a la pieza. 
El proceso de preparación de la pieza se explica de la siguiente manera: El pre 
tratamiento de limpieza del sustrato pretende la obtención de superficies estables, 
perfectamente desengrasadas, limpias, libres de polvo, aceite, óxido y suciedad que 
permitan la perfecta adherencia de la pintura. La calidad final del proceso de pintado 
electrostático depende principalmente del pre tratamiento de limpieza y 
desfosfatación que se le realice al producto. 
 
 Desengrasado y aplicación de soluciones 3 en 1 según el metal 
 Sellado de la pieza 
 Aplicación de Fosfato de Zinc y otros como sustancias anticorrosivos [7] 
 
Después de tener el material libre de impurezas o agentes contaminantes, se 
procederá a la aplicación de la pintura, el cual se realizará por medio de un pistola 
o aspersor, el cual su función será el de lanzar la pintura hacia la pieza, además se 
cuenta con una unidad la cual cargará la pintura eléctricamente con cargas 
positivas, y éstas se combinarán con aire dentro de un tanque, para que ésta pueda 
salir a presión. (Ver imagen 1.6). 
 
Figura 1.6 Equipo para la aplicación de la pintura en polvo. 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 30 
 
Además dentro del proceso de aplicación se debe considerar que la pieza se debe 
colocar en un chasis o soporte que este puesto a tierra, para que al momento de la 
aplicación de la pintura se adhiera a la pieza electrostáticamente (Ver figura 1.7), 
para que actué parecido a un imán. 
 
Figura 1.7 Representación al momento de la aspersión de la pintura [8]. 
Una vez cubierta toda la pieza con pintura en polvo, la pieza deberá pasar a una 
etapa en la cual, la pintura se fundirá en un horno para formar una capa lisa a esta 
etapa del proceso se le llama curado. 
Dentro de este horno las temperaturas suelen ser para pinturas finas de alrededor 
de 150 °C para pinturas de alta calidad, y de 220 °C para pinturas de menor calidad, 
los tiempos de curado suelen ser variados dependiendo del tipo de pintura en polvo 
que se utilice y de las recomendaciones del fabricante. 
 
Figura 1.8 Horno de curado. 
CAPITULO #1 
 
 
 
CAPITULO #1 31 
 
Una vez que la pintura ha sido curada se tienen acabados lisos y brillantes o bien 
texturas en diferentes gamas y tonos de colores que dependen del tiempo de curado 
que hayan tenido así como de las cualidades de la pintura que haya sido utilizada. 
Ahora que se conoce el proceso se dará a conocer las principales funciones que 
tienen los equipos seleccionados para la automatización de este proceso
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 32 
 
CAPÍTULO 2 
MARCO TEÓRICO. 
 
 
 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 33 
 
Durante el desarrollo de este capítulo se explica de manera general cada uno de los 
equipos que intervienen en el desarrollo del proyecto el cual contienen elementos 
que gobiernan el accionamiento tanto de los mecanismos de movimiento, 
incluyendo también a los actuadores. 
El elemento con el cual se busca controlar el proceso se trata de un PLC, por lo que 
es conveniente comenzar a analizar este tipo de controlador. 
2.1 PLC. 
Definición general. 
Se dice que un controlador lógico programable (PLC) es un equipo controlador 
basado en un microprocesador que usa una memoria programable para almacenar 
instrucciones y para implementar funciones lógicas, aritméticas, secuencias, 
tiempos y conteos, en orden, para controlar máquinas y procesos. El término lógico 
es usado porque la programación se refiere principalmente a la implementación de 
la lógica y a las operaciones de conmutación. Al PLC se conectan dispositivos de 
entrada por ejemplo sensores o interruptores y los dispositivos de salida que son 
controlados y que pueden ser motores, válvulas, etc. El operador introduce dentro 
de la memoria del PLC una secuencia de instrucciones, es decir, un programa 
mediante un equipo de programación. Entonces el controlador monitorea las 
entradas y salidas acordes a este programa y lleva acabo las reglas de control que 
han sido programadas [9]. En la siguiente figura se presenta un esquema en general 
de la arquitectura de un PLC. 
 
Figura 2.1 Esquema general del PLC. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 34 
 
Para que el PLC pueda realizar todas estas operaciones se necesario que cuente 
con un hardware el cual conecte y comunique al PLC con cada uno de los elementos 
que lo conforman, a continuación se ilustrará qué es y de qué consta el hardware 
que conforma a este controlador. 
2.1.1 Arquitectura del PLC. 
Normalmente el sistema funcional básico de un PLC está conformadopor una 
unidad de procesamiento, memoria, fuente de alimentación, módulos de entradas y 
salidas y módulo de comunicación [10]. 
2.1.2 Unidad de procesamiento central (CPU). 
La unidad de control, también llamada CPU Central Processing Unit (unidad de 
procesamiento central) es la parte inteligente del PLC. Su función es ejecutar las 
instrucciones del programa. También se encarga de las comunicaciones con los 
equipos de programación y de la gestión de los estados de error. 
Su elemento base es el microprocesador. La capacidad de cálculo y la velocidad de 
procesamiento dependen del número y tipo de procesadores que tenga. La mayor 
parte de los autómatas tienen una CPU con un solo procesador pero cada vez hay 
más que tienen las funciones descentralizadas entre diversos procesadores a 
menudo diferentes [11]. 
2.1.3 Fuente de alimentación. 
La fuente de alimentación es necesaria para convertir la red principal de voltaje de 
c.a. a un voltaje bajo de c.d. necesario para alimentar el procesador y los circuitos 
en los módulos de interface de entradas y salidas. 
2.1.4 Unidad de memoria. 
La memoria de un controlador lógico programable sirve para almacenar el programa 
y los datos del proceso. En muchos autómatas el usuario puede trabajar con la 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 35 
 
configuración de memoria base o puede añadir más memoria (hasta un cierto límite) 
en función de sus necesidades. 
Dentro de la memoria de datos se tiene una parte fija que es la tabla de imágenes 
de entradas y salidas; cuya medida viene ya definida mientras que el resto de la 
memoria de datos puede ser variable en función de las necesidades de cada 
programa [12]. 
Los autómatas pueden tener una asignación de memoria fija es decir que la parte 
destinada a programa y la parte destinada a datos (incluso el número de 
temporizadores, contadores, etc.) viene fijada de fábrica o con asignación dinámica 
de la memoria de tal forma que a medida que se va haciendo el programa se asigna 
a cada necesidad la parte requerida [13]. 
2.1.5 Módulos de entradas y salidas. 
Es donde el proceso recibe y comunica información de dispositivos externos. Los 
dispositivos de entrada y salida pueden ser clasificados como proveedores de 
señales discretas, digitales o análogas. 
Las señales discretas o digitales son aquellas con valores on/off, se decir existe o 
no existe voltaje [14]. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de cómo es que 
se comportan las señales digitales ya sea de entrada o de salida. 
 
Figura 2.2 Ejemplo de una típica señal digital. 
Los dispositivos análogos dan señales de tamaño proporcional al tamaño de la 
variable que está siendo monitoreada [14]. La figura 2.3 muestra cómo es la gráfica 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 36 
 
de una señal analógica que a diferencia de la digital esta muestra valores que varían 
desde el punto cero hasta el valor máximo de sus picos positivo y negativo. 
 
Figura 2.3 Ejemplo de una típica señal analógica. 
2.1.6 Interfaz de comunicación 
La interfaz de comunicación se usa para transmitir y recibir datos en redes de 
comunicación desde o para otros PLC’s remotos e inclusive otros equipos de 
control. Estas se ocupan de acciones tales como verificación de dispositivos, 
adquisición de datos, sincronización entre aplicaciones usadas y el manejo de 
conexiones [14]. En la figura 2.4 se muestra como se ven de manera física los 
módulos que integran al controlador lógico programable, siendo ésta una 
representación genérica. 
 
Figura 2.4 Arquitectura física del PLC. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 37 
 
Una vez que se tiene conocimiento sobre lo que es un controlador lógico 
programable (PLC) se mostrará otro de los dispositivos que serán usados dentro 
del proyecto en cuestión, así que de manera más específica se explicara de manera 
general que es un HMI. 
2.2 Interfaz humano-máquina HMI 
Una interfaz Humano-Máquina o HMI, (Human Machine Interface, por sus siglas en 
inglés), es un sistema que presenta datos a un operador y a través de los cuales 
éste controla un determinado proceso. La industria de las HMI surgió de la 
necesidad de estandarizar el monitoreo y control de sistemas a distancia, PLCs y 
otros mecanismos de control [15]. 
2.2.1 Funciones de la HMI. 
Como se explicó anteriormente las HMI son el puente de conexión entre una 
máquina y/o proceso con su operador humano, por lo que pueden tener diferentes 
funciones a desempeñar entre las cuales se encuentran las siguientes: 
Monitores: Es la habilidad de obtener y mostrar datos de la planta en tiempo real. 
Estos datos se pueden mostrar como números, texto o gráficos que permitan una 
lectura más fácil de interpretar. 
Supervisión: Esta función permite junto con el monitoreo la posibilidad de ajustar las 
condiciones de trabajo del proceso directamente desde una computadora. 
Alarmas: Es la capacidad de reconocer eventos excepcionales dentro del proceso 
y reportar estos eventos. Las alarmas son reportadas basadas en límites de control 
preestablecidos. 
Control: Es la capacidad de aplicar algoritmos que ajustan los valores del proceso y 
así mantener estos valores dentro de ciertos límites vía PLC. El control va más allá 
del control de supervisión removiendo la necesidad de interacción humana. Sin 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 38 
 
embargo la aplicación de esta función desde un software corriendo desde una PC 
puede quedar limitada por la confiabilidad que quiere obtenerse del sistema. 
Históricos: Es la capacidad de muestrear y almacenar en archivos, datos del 
proceso a una determinada frecuencia. Este almacenamiento de datos es una 
poderosa herramienta para la optimización y corrección de procesos [16]. 
 
Figura 2.5 Ejemplo de un sistema con HMI integrada. 
2.2.2 Tipos de HMI 
Dentro del mercado de productos para la automatización es posible encontrar 
diferentes marcas que ofrecen este tipo de equipos pero cabe aclarar que las 
funciones y las formas de los mismos no cambian, por lo que en la actualidad se 
pueden encontrar dos modelos básicos que pueden ser paneles de operación o 
pantallas con tecnología touchscreen. 
Los paneles de operación conocidos por las siglas en ingles OP (acrónimo de 
operation panel) están formados por una pantalla gráfica y un conjunto de 
pulsadores de membrana asociados, que constituyen un teclado [17]. En la 
siguiente figura se muestra un ejemplo de una interfaz hombre-máquina tipo panel 
de operación que se describió con anterioridad. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 39 
 
 
Figura 2.6 HMI tipo panel de operación. 
Los paneles o pantallas táctiles, conocidas por las siglas TP (acrónimo de Touch 
Panel) utilizan una pantalla gráfica que posee elementos sensores sensibles al 
tacto. De esta forma, la pantalla realiza la función de entrada y de salida y se elimina 
el teclado. Tanto los paneles de operación como las pantallas táctiles pueden 
poseer diferentes características en lo referente a las dimensiones de la pantalla, 
capacidad gráfica de la misma, dimensiones del teclado, grado de protección 
ambiental o sellado IP, etc. En cada aplicación se debe elegir el tipo de unidad HMI 
adecuada [18]. Como ejemplo de este tipo de equipos industriales se pueden 
observar algunos en la figura 2.7. 
 
Figura 2.7 HMI de tipo panel táctil. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 40 
 
Tanto el PLC como la HMI son equipos de gran utilidad dentro de cualquier industria, 
pues como ya se ha visto anteriormente el controlador lógico programable ofrece 
una gran solución a los problemas que puede presentar algún proceso, por otro lado 
la interfaz humano-máquina proporciona una manera más práctica y sencilla de 
obtener datos de procesos, así como de controlar, tener registros y realizar 
modificaciones en caso de que se presente alguna alarma que indique un mal 
funcionamiento de algún componente o efector dentro del procesoen cuestión, pero 
algo importante a tomar en cuenta es que se requiere que estos dos equipos puedan 
trabajar de manera conjunta para que los datos y las señales que emita o recolecte 
la HMI puedan ser interpretadas por el controlador y que este a su vez ejerza una 
acción conforme al programa que contenga, para realizar esta conexión se tienen 
diferentes protocolos de comunicación cuya aplicación depende de los dispositivos 
usados y las necesidades que se tengan de comunicación. 
2.3 Protocolos de comunicación. 
Para poder entender los diferentes tipos de redes y su aplicación es necesario tener 
una idea primeramente de cómo es que se clasifican las redes de comunicación, 
para esto se tienen dos divisiones básicas de las mismas, las redes de datos y las 
redes de control. 
Las redes de datos, están ligadas a, los niveles altos de la pirámide CIM (Computer 
Integrated Manufacturing) y por ello tienen como principal objetivo transportar 
grandes paquetes de información de forma esporádica (baja carga), pero a elevada 
velocidad (gran ancho de banda) para permitir él envió rápido a través de ellas, de 
una gran cantidad de datos en un volumen potencialmente elevado de estaciones 
interconectadas. 
Las redes de control están ligadas a los niveles bajos de la pirámide de CIM, por 
ello, deben ser capaces de soportar, en tiempo real, un tráfico de información 
formado por un gran número de pequeños paquetes procedentes de un número de 
estaciones proporcionalmente menos elevado que en las redes de datos [19]. En la 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 41 
 
figura 2.8 que se muestra a continuación se pueden observar cada uno de los 
niveles de comunicación que se encuentra en la pirámide CIM. 
 
Figura 2.8 Pirámide CIM (Computer Integrated Manufacturing). 
En el caso de este proyecto se usa una red de control debido a que solo se necesita 
que se comuniquen entre si el controlador lógico programable y la interfaz humano-
máquina, una PC al PLC para poder cargar el programa necesario al mismo y serán 
enviadas señales de control, por lo que se abordará más a fondo el tema de las 
redes de comunicación de control. 
2.3.1 Redes de control. 
Este tipo de redes de comunicación se subdividen en dos llamadas: 
 Redes de controladores. 
 Redes de sensores-actuadores. 
Las redes de controladores están diseñadas para realizar la comunicación de varios 
sistemas electrónicos de control (controladores programables, robots, controladores 
numéricos, terminales de operador (HMI), computadoras industriales, etc.) entre sí. 
Son por lo general de área local de tipo maestro/esclavo que poseen varios nodos 
principales o redes productor/consumidor. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 42 
 
Bajo la denominación de redes de sensores-actuadores se agrupan las redes o 
buses de campo diseñados con el objeto específico de intercomunicar los sistemas 
electrónicos de control con los dispositivos de campo conectados al proceso. Este 
tipo de redes funcionan en aplicaciones de tiempo real estricto en una pequeña zona 
de la planta y se suelen utilizar, por ejemplo, para comunicar los controladores 
lógicos programables con los dispositivos sensores y/o actuadores del sistema. Por 
ello los fabricantes de estas redes los suelen llamar periferia distribuida [20]. 
En este caso en particular las redes de controladores se realizan por medio de dos 
tipos de protocolos de comunicación que son: 
 Comunicación vía MPI. 
 Comunicación vía PROFINET. 
2.3.1.1 Comunicación MPI 
La interface multipunto MPI (Multi Point Interface) es una interfaz de comunicación 
integrada en cada autómata programable SIMATIC S7 (SIMATIC S7/M7 y C7). Se 
puede utilizar para interconexiones en red sencillas, permitiendo conectar varios 
PGs, OPs o autómatas programables SIMATIC. 
Este tipo de comunicación ofrece las siguientes ventajas: 
 Posibilidad de interconectar unos pocos interlocutores con intercambio de 
pequeñas cantidades de datos mediante funciones básicas S7. 
 La comunicación por datos globales ofrece una sencilla posibilidad de 
comunicación configurable. 
En la siguiente tabla se muestran los datos técnicos acerca de este tipo de 
comunicación. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 43 
 
 
Tabla 2.1. Datos técnicos de comunicación MPI. 
2.3.1.2 Comunicación PROFINET. 
PROFINET es un perfil de comunicación basado en Ethernet industrial (IEEE 802.3 
e ISO 8202.3) el cual permite integrar buses de campo de forma simple y sin realizar 
modificación alguna. De esta manera, las técnicas regularizadas y establecidas por 
IT (information technology) en el área de ofimática también pueden ser usadas en 
el entorno de la automatización, por lo que ofrece un enlace entre los niveles 
planificación, producción y campo dentro de un proceso [21]. 
2.4 Unidad de programación. 
La unidad de programación se usa para introducir el programa requerido dentro de 
la memoria del procesador. El programa se desarrolla en este dispositivo y entonces 
es transferido a la memoria del PLC. 
2.5 Manipulador industrial. 
Ahora que se conoce de manera general cuales son los elementos que intervienen 
en el control del proceso que se desea automatizar, se debe tener en cuenta que 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 44 
 
tipo de mecanismo o bien qué tipo de máquina será la adecuada para desarrollar el 
trabajo que se desea, para esto se toman en cuenta que una de las opciones más 
usadas en la industria es la implementación de manipuladores o conocidos 
comúnmente como robots industriales por lo que se debe comenzar con la 
descripción de estos de manera general 
2.5.1 Estructura mecánica del robot. 
Mecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones 
unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos 
eslabones consecutivos. 
El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o de una 
combinación de ambos. A cada uno de los movimientos independientes que puede 
realizar cada articulación con respecto a la anterior se denomina grado de libertad 
(GDL). De este modo son posibles seis diferentes tipos de articulaciones que se 
muestran en la siguiente figura 2.9 [22]. 
 
Figura 2.9 Tipos de articulación de un robot. 
El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a 
diferentes combinaciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño 
y construcción del robot como en su aplicación. En la figura 2.10 se muestran las 
configuraciones de las articulaciones comunes dentro de la robótica industrial [22]. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 45 
 
 
Figura 2.10 Tipos de robots industriales. 
2.5.2 Tipos de actuadores 
Para que un robot pueda desplazarse o provocar el movimiento en sus diferentes 
articulaciones este necesita de actuadores que puedan proporcionarle la energía 
mecánica necesaria para realizar sus tareas programadas, estos actuadores 
pueden tener tres diferentes tipos de energía de suministro que son: hidráulica, 
neumática y eléctrica. 
Para poder hacer una buena elección de qué tipo de actuador se debe seleccionar 
se debe tomar en cuenta las siguientes características: 
 Potencia. 
 Controlabilidad. 
 Peso y volumen. 
 Precisión. 
 Velocidad. 
 Mantenimiento. 
 Disponibilidad de fluido motriz. 
 Costo. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 46 
 
Teniendo en cuenta estas características, se procede a conocer cada uno de los 
elementos o características que definen a cada uno de los actuadores existentes. 
2.5.2.1 Actuadores neumáticos. 
En esta categoría se tienen actuadores cuyo accionamiento es dado por una fuente 
de aire comprimido a presión que depende del elemento que se desea manejar y la 
velocidad con la que se deberá desplazar, para este tipo de actuadores existen dos 
elementos: 
 Cilindros neumáticos. 
 Motores neumáticos (de aletas rotativas o de pistones axiales).En los primeros se consigue el desplazamiento lineal de un embolo encerrado en 
un cilindro, como consecuencia de la diferencia de presión a ambos lados de aquel. 
En los motores neumáticos se consigue el movimiento de rotación de un eje 
mediante aire a presión [23]. 
2.5.2.2. Actuadores hidráulicos. 
Este tipo de actuadores no se diferencian en mucho de los neumáticos. En ellos en 
vez de aire se utilizan aceites minerales a una presión comprendida normalmente 
entre los 50 y 100 bar, llegando ocasionalmente a superar los 300 bar. Existen como 
en el caso de los neumáticos actuadores del tipo cilindro y del tipo motores de aletas 
y pistones [24]. 
Ahora se da paso a los actuadores eléctricos de los cuales se ha seleccionado uno 
para ejercer el movimiento del proyecto que se desarrolla en este caso, por lo que 
se hará un enfoque más centrado de este tipo de actuadores a continuación. 
2.5.2.3 Actuadores eléctricos. 
Dentro de esta categoría se pueden encontrar máquinas eléctricas de rotación 
comúnmente conocidas como motores, estos actuadores transforman la energía 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 47 
 
eléctrica con la cual se alimentan en energía mecánica que frecuentemente es 
usada en la mayoría de las industrias. 
Dentro de esta categoría se pueden distinguir cuatro tipos de motores que funcionan 
de manera diferente: 
 Motores de corriente continua. 
 Motores de corriente alterna. 
 Motores paso a paso. 
 Servomotores. 
2.5.2.3.1 Motores de corriente continua. 
Son los más usados en la actualidad debido a su facilidad de control. Los motores 
CD están constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido que se 
alimentan con corriente continua. 
El inductor, también denominado devanado de excitación, está situado en el estator 
y crea un campo magnético de dirección fija, denominado de excitación. 
El inducido, situado en el rotor hace girar el mismo debido a la fuerza de Lorentz 
que aparece con combinaciones de la corriente circulante por él y del campo 
magnético de excitación. Recibe la corriente del exterior a través del colector de 
delgas, en el que se apoyan unas escobillas de grafito. 
Para que se pueda realizar la conversión de la energía eléctrica en energía 
mecánica de forma continua es necesario que los campos magnéticos del estator y 
el rotor permanezcan estáticos entre si [25]. En la siguiente figura se aprecian las 
partes que conforman a un motor de corriente continua. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 48 
 
 
Figura 2.11 Motor de Corriente continua. 
 
2.5.2.3.2 Motores de corriente alterna. 
En la actualidad, el motor de corriente alterna es el que más se utiliza para la mayor 
parte de las aplicaciones, debido fundamentalmente a que consiguen un buen 
rendimiento, bajo mantenimiento y sencillez, en su construcción, sobre todo en los 
motores asíncronos. 
Las partes básicas de un motor de corriente alterna son: 
 Carcasa: caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte 
externa. 
 Estator: consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está 
enrollado el bobinado de estator, que es una parte fija y unida a la carcasa. 
 Rotor: consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está 
enrollado el bobinado de rotor, que constituye la parte móvil del motor y 
resulta ser la salida o eje del motor [26]. 
En la siguiente figura se pueden apreciar de manera general las partes que integran 
un motor de corriente alterna. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 49 
 
 
Figura 2.12 Partes que conforman un motor de corriente alterna. 
 
2.5.2.3.3 Motores paso a paso. 
Los motores a pasos convierten la electricidad en rotación. La cual puede ser 
controlada con mucha precisión en términos de hasta qué punto girará y que tan 
rápido. Los motores a pasos reciben ese nombre porque cada pulso de electricidad 
se vuelve el motor un paso. Los motores a pasos son controlados por un driver, el 
cual manda los pulsos dentro del motor causando que inicie. El número de pulsos 
que gira el motor es igual al número de pulsos alimentados en el driver. El motor 
girará a un rango que es igual a la frecuencia de los mismos pulsos [27]. Para ilustrar 
mejor el comportamiento de este tipo de motores la siguiente figura muestra como 
cada embobinado recibe un pulso con el que interactúa el rotor de este motor y 
provoca el movimiento rotatorio en su eje. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 50 
 
 
Figura 2.13 Ejemplo del comportamiento del motor paso a paso. 
2.5.2.3.4 Servomotores 
Es un motor que puede ser controlado en su velocidad de funcionamiento y en la 
posición dentro de un rango de operación para ejecutar la actividad requerida. Este 
control es realizado mediante un dispositivo llamado encoder, que mediante una 
señal electrónicamente codificada, indica las acciones de velocidad y movimiento a 
ejecutar. El servomotor es instalado en un equipo o máquina, para permitir que esta 
tenga control de la posición, dirección y velocidad de una carga o herramienta, 
mediante su utilización. 
El sistema servo se comunica mediante pulsos eléctricos a través de un circuito de 
control para determinar el ángulo de posición del motor, el servo espera recibir un 
pulso cada 20 milisegundos (0.02 segundos). La longitud del pulso determinará los 
giros de motor; un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor vaya a una 
posición de 90 grados (posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces 
el motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se moverá 
acercándose a los 180 grados [28]. Un ejemplo de un servomotor y las partes que 
lo conforman se encuentra en la figura 2.14 que se muestra a continuación. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 51 
 
 
Figura 2.14 Partes que conforman un servomotor. 
Tomando en cuenta todos los tipos de actuadores eléctricos que se pueden aplicar 
en los manipuladores se decide hacer uso de un motor eléctrico de corriente directa 
el cual estar conectado a un dispositivo llamado reductor, el cual se trata de lo 
siguiente. 
2.5.2.4 Reductor. 
Los reductores son sistemas de engranajes que permiten reducir la velocidad en el 
eje de los motores eléctricos sin alterar el diseño interno de la máquina. 
Rara vez las máquinas funcionan de acuerdo con las velocidades que les ofrece el 
motor, por ejemplo, a 1.800, 1.600 o 3.600 revoluciones por minuto. 
La función de un motorreductor es disminuir esta velocidad a los motores (50, 60, 
100 rpm) y permitir el eficiente funcionamiento de las máquinas, agregándole por 
otro lado potencia y fuerza [29]. Un ejemplo claro de este tipo de acoplamiento se 
puede observar en la figura siguiente donde se aprecia como interactúa el motor 
con cada uno de los engranes que forman el sistema reductor. 
CAPITULO #2 
 
 
 
CAPITULO #2 52 
 
 
Figura 2.15 Ejemplo de motorreductor. 
Teniendo en cuenta cada uno de los elementos explicados durante este capítulo se 
tiene una noción más clara del porque cada uno de estos equipos ha sido 
seleccionado de entre un amplia gama de soluciones que se pueden encontrar en 
el mercado, como se ha dicho anteriormente el proyecto en cuestión se compone 
de un controlador lógico programable (PLC) que se encarga de controlar el 
mecanismo destinado a la aplicación de la pintura, este a su vez será operado y 
monitoreado por una interfaz hombre-máquina (HMI) de tipo panel táctil con el cual 
el operador o usuario del proceso podrá tener información de cómo se va 
desarrollando cada tarea dentro del mismo proceso, estos elementos se 
comunicaran atreves de una red de control y a su vez las señales de control que el 
PLC emita serán transportadas a los elementos finales de control por medio de una 
red de campo sensor-actuador. 
Estos actuadores se encuentran ubicados en puntos estratégicos de un 
manipulador, que por las características que presenta en las partes conocidas como 
grados