Dispositivo automático de desconexión de cargadores telefónico

Introducción

Poka-yoke es una técnica de calidad desarrollada por el ingeniero japonés Shigeo Shingo en los años 1960´s, que significa "a prueba de errores". La idea principal es la de crear un proceso donde los errores sean imposibles de realizar. La finalidad del Poka yoke es la eliminar los defectos en un producto ya sea previniendo o corrigiendo los errores que se presenten lo antes posible. 

Un dispositivo Poka-yoke es cualquier mecanismo que ayuda a prevenir los errores antes de que sucedan, o los hace que sean muy obvios para que el trabajador se de cuenta y lo corrija a tiempo. 

El sistema Poka-yoke, o libre de errores, son los métodos para prevenir errores humanos que se convierten en defectos del producto final. El resultado, es de alto valor para el cliente. El concepto es simple, normalmente las herramientas y/o dispositivos son también simples. 

Los sistemas Poka-yoke implican el llevar a cabo el 100% de inspección, así como, retroalimentación y acción inmediata cuando los defectos o errores ocurren. Este enfoque resuelve los problemas de la vieja creencia que el 100% de la inspección toma mucho tiempo y trabajo, por lo que tiene un costo muy alto. 

Basado en la actividad cotidiana, en la forma de actuar y de pensar de las personas con respecto a la actitud que toman al dejar cargando sus teléfonos celulares y dejar conectado el cargador sin el teléfono, por desconocer el consumo interno del cargador y ante la necesidad de ahorro energético surge la idea del "Dispositivo Automático de Desconexión de Cargadores Telefónicos (DADCT)" que busca el ahorro energético brindando la comodidad de no "conectar y desconectar" el equipo (DADCT) cada vez que se necesite cargar el teléfono celular además de ofrecer la ventaja de ser portátil, liviano y de fácil utilización.

NOMBRE DEL PROYECTO:

"DISPOSITIVO AUTOMÁTICO DE DESCONEXIÓN DE CARGADORES TELEFÓNICOS (DADCT)"

El problema

"Si el 10% de los dueños de celulares a nivel mundial desenchufaran sus cargadores de celular una vez cargados completamente sus teléfonos, reducuría el consumo de energía por una cantidad equivalente a lo utilizado por 60.000 hogares europeos."

Fuente: http://www.natgeo.tv/la/sabiasque/

Día de la tierra, Micrositio No. 9

JUSTIFICACIÓN:

A nivel mundial el uso de equipos telefónicos de tecnología celular es cada vez más necesario y común convirtiéndose incluso en herramientas de trabajo y por ello forma parte de las actividades cotidianas de casi todas las personas.

Debido a esto es común ignorar que muchos de los equipos que utilizamos aún cuando no están encendidos o en uso, si se encuentran conectados a la red eléctrica poseen un consumo eléctrico interno mínimo, pero cuando se visualiza este detalle en general, es decir a nivel nacional y más aún a nivel mundial, se puede demostrar que representa un consumo de energía no aprovechable el cual podría ser utilizado de una mejor manera.

En función de ello y tomando en cuenta que por razones de descuido, falta de tiempo, desconocimiento y otros tantos factores, la realidad es que en nuestros hogares y sitios de trabajo permanecen conectados a la red eléctrica los cargadores telefónicos de nuestra propiedad.

El cargador de un celular es un transformador tipo reductor y convertidor de CA a CD, por lo tanto todo aparato eléctrico tiene consumo de energía y genera calor, que no es otra cosa que una parte de la electricidad convertida en energía calorífica.

Siempre que el cargador este conectado estará consumiendo energía eléctrica, aunque sea muy poca por que no tiene el celular conectado a él, entonces si tenemos millones de cargadores conectados al mismo tiempo requeriremos mucha energía eléctrica para energizar el transformador primario de los cargadores.

Esta generación y suministro de energía (que es desperdiciada) por los medios actuales incrementa el consumo de combustibles fósiles para poder satisfacer la demanda.

Por lo tanto el dejar los cargadores de celular conectados cuando ya cargaron el celular si contribuye al calentamiento global.

Actualmente nos encontramos en una era tecnológica y de ahorro de energía que combinadas deben apuntar siempre a mejorar nuestra calidad de vida, por ello surge la idea del "Dispositivo Automático de Desconexión de Cargadores Telefónicos (DADCT)" que busca el ahorro energético brindando la comodidad de no "conectar y desconectar" el equipo (DADCT) cada vez que se necesite cargar el teléfono celular además de ofrecer la ventaja de ser portátil, liviano y de fácil utilización.

Funciones del sistema Poka-Yoke

Un sistema Poka-Yoke posee dos funciones: una es la de hacer la inspección del 100% de las partes producidas, y la segunda es si ocurren anormalidades puede dar retroalimentación y acción correctiva. Los efectos del método Poka Yoke en reducir defectos va a depender en el tipo de inspección que se este llevando a cabo, ya sea: en el inicio de la línea, auto-chequeo, o chequeo continuo. 

Los efectos de un sistema Poka-yoke en la reducción de defectos varían dependiendo del tipo de inspección. 

TIPOS DE INSPECCIÓN

Para tener éxito en la reducción de defectos dentro de las actividades de producción, debemos entender que los defectos son generados por el trabajo, y que toda inspección puede descubrir los defectos. 

• Inspección de criterio 

• Inspección informativa 

• Inspección en la fuente

• Inspección de criterio

• Inspección para separar lo bueno de lo malo.

• Comparado con el estándar.

• Muestreo o 100%, cualquiera de los dos. 

Paradigmas existentes

• Los errores son inevitables. 

• La inspección mejora la calidad 

La inspección de criterio o juicio es usada principalmente para descubrir defectos. Los productos son comparados normalmente contra un estándar y los artículos defectuosos son descartados. 

El muestreo también puede ser usado, usualmente cuando una inspección de 100% es muy costosa. 

La principal suposición acerca de la inspección de criterio es que los defectos son inevitables y que inspecciones rigurosas son requeridas para reducir los defectos.

Este enfoque, sin embargo, no elimina la causa o defecto. 

Inspección Informativa

Inspección para obtener datos y tomar acciones correctivas 

Usado típicamente como:

• Auto inspección. 

• Inspección subsecuente. 

• Auto-Inspección.

La persona que realiza el trabajo verifica la salida y toma una acción correctiva inmediata.

Algunas ventajas son: 

• Rápida retroalimentación 

• Usualmente inspección al 100% 

• Más aceptable que critica exterior 

La desventaja es que la auto-inspección es más subjetiva que la inspección del operador subsecuente. 

Inspección subsecuente

Inspección de arriba hacia abajo y resultados de retroalimentación. 

Algunas ventajas son:

• Mejor que la auto inspección para encontrar defectos a simple vista. 

• Promueve el trabajo en equipo 

Algunas de las desventajas son: 

• Mayor demora antes de descubrir el defecto. 

• El descubrimiento es removido de la causa raíz. 

• Inspección en la fuente. 

CAUSA DISPOSITIVO RESULTADO

• Error Dispositivo a prueba de errores (Cero Defectos). 

• Utilizada en la etapa del error 

• Se enfoca en prevenir que el error se convierta en defecto 

• La inspección en la fuente es utilizada para prevenir defectos, para su posterior eliminación. 

Este tipo de inspección está basada en el descubrimiento de errores y condiciones que aumentan los defectos. 

Se toma acción en la etapa de error para prevenir que los errores se conviertan en defectos. Si no es posible prevenir el error, entonces al menos se debe querer detectarlo. 

El ciclo a prueba de error es comúnmente encontrado en segundos o fracciones de segundo.  La diferencia en el tiempo ilustra el poder del sistema a prueba de error.

Tipos de sistemas de Poka-Yoke

Los sistemas Poka-Yoke van estar en un tipo de categoría reguladora de funciones dependiendo de su propósito, su función, o de acuerdo a las técnicas que se utilicen. Estas funciones reguladoras son con el propósito de poder tomar acciones correctivas dependiendo del tipo de error que se cometa. 

Funciones reguladoras Poka-yoke. Existen dos funciones reguladoras para desarrollar sistemas Poka-Yoke:

• 1. Métodos de control

• 2. Métodos de advertencia 

Métodos de Control

Existen métodos que cuando ocurren anormalidades apagan las máquinas o bloquean los sistemas de operación previniendo que siga ocurriendo el mismo defecto. Estos tipos de métodos tienen una función reguladora mucho más fuerte, que los de tipo preventivo, y por lo tanto este tipo de sistemas de control ayudan a maximizar la eficiencia para alcanzar cero defectos. 

No en todos los casos que se utilizan métodos de control es necesario apagar la máquina completamente, por ejemplo cuando son defectos aislados (no en serie) que se pueden corregir después, no es necesario apagar la maquinaria completamente, se puede diseñar un mecanismo que permita "marcar" la pieza defectuosa, para su fácil localización; y después corregirla, evitando así tener que detener por completo la máquina y continuar con el proceso. 

Métodos de Advertencia

Este tipo de método advierte al trabajador de las anormalidades ocurridas, llamando su atención, mediante la activación de una luz o sonido. Si el trabajador no se da cuenta de la señal de advertencia, los defectos seguirán ocurriendo, por lo que este tipo de método tiene una función reguladora menos poderosa que la de métodos de control. 

En los casos donde una luz advierte al trabajador; una luz parpadeante puede atraer con mayor facilidad la atención del trabajador que una luz fija. Este método es efectivo solo si el trabajador se da cuenta, por lo que en ocasiones es necesario colocar la luz en otro sitio, hacerla más intensa, cambiar el color, etc. Por otro lado el sonido puede atraer con mayor facilidad la atención de la gente, pero no es efectivo si existe demasiado ruido en el ambiente que no permita escuchar la señal, por lo que en este caso es necesario regular el volumen, tono y secuencia. 

En muchas ocasiones es más efectivo el cambiar las escalas musicales o timbres, que el subir el volumen del mismo. Luces y sonido se pueden combinar uno con el otro para obtener un buen método de advertencia. 

En cualquier situación los métodos de control son por mucho más efectivos que los métodos de advertencia, por lo que los de tipo control deben usarse tanto como sean posibles. El uso de métodos de advertencia se debe considerar cuando el impacto de las anormalidades sea mínimo, o cuando factores técnicos y/o económicos hagan la implantación de un método de control una tarea extremadamente difícil. 

Clasificación de los métodos Poka-yoke

1. Métodos de contacto: Son métodos donde un dispositivo sensitivo detecta las anormalidades en el acabado o las dimensiones de la pieza, donde puede o no haber contacto entre el dispositivo y el producto. 

2. Método de valor fijo: Con este método, las anormalidades son detectadas por medio de la inspección de un número específico de movimientos, en casos donde las operaciones deben de repetirse un número predeterminado de veces.

  3. Método del paso-movimiento: Estos son métodos en el cual las anormalidades son detectadas inspeccionando los errores en movimientos estándares donde las operaciones son realizados con movimientos predeterminados. Este extremadamente efectivo método tiene un amplio rango de aplicación, y la posibilidad de su uso debe de considerarse siempre que se este planeándola implementación de un dispositivo Poka-Yoke.

Medidores utilizados en sistemas Poka-Yoke

Los tipos de medidores pueden dividirse en tres grupos:

* Medidores de contacto 

* Medidores sin-contacto 

* Medidores de presión, temperatura, corriente eléctrica, vibración, número de ciclos, conteo, y transmisión de información. 

Medidores de contacto

Interruptor en límites, microinterruptores. Estos verifican la presencia y posición de objetos y detectan herramientas rotas, etc. Algunos de los interruptores de límites están equipados con luces para su fácil uso. 

Interruptores de tacto. Se activan al detectar una luz en su antena receptora, este tipo de interruptores pueden detectar la presencia de objetos, posición, dimensiones, etc., con una alta sensibilidad. 

Transformador diferencial. Cuando se pone en contacto con un objeto, un transformador diferencial capta los cambios en los ángulos de contacto, así como las diferentes líneas en fuerzas magnéticas, esto es de gran ayuda para objetos con un alto grado de precisión. 

Trimetron. Un calibrador digital es lo que forma el cuerpo de un "trimetron", los valores de los límites de una pieza pueden ser fácilmente detectados, así como su posición real. Este es un dispositivo muy conveniente ya que los límites son seleccionados electrónicamente, permitiendo al dispositivo detectar las medidas que son aceptadas, y las piezas que no cumplen, son rechazadas. 

Relevador de niveles líquidos. Este dispositivo puede detectar niveles de líquidos usando flotadores. 

Medidores sin-contacto

Sensores de proximidad. Estos sistemas responden al cambio en distancias desde objetos y los cambios en las líneas de fuerza magnética. Por esta razón deben de usarse en objetos que sean susceptibles al magnetismo. 

Interruptores fotoeléctricos (transmisores y reflectores). Interruptores fotoeléctricos incluyen el tipo transmisor, en el que un rayo transmitido entre dos interruptores fotoeléctricos es interrumpido, y el tipo reflector, que usa el reflejo de las luces de los rayos. Los interruptores fotoeléctricos son comúnmente usado para piezas no ferrosas, y los de tipo reflector son muy convenientes para distinguir diferencias entre colores. Pueden también detectar algunas áreas por la diferencias entre su color. 

Sensores de luces (transmisores y reflectores). Este tipo de sistemas detectores hacen uso de un rayo de electrones. Los sensores de luces pueden ser reflectores o de tipo transmisor. 

Sensores de fibras. Estos son sensores que utilizan fibras ópticas. 

Sensores de áreas. La mayoría de los sensores detectan solo interrupciones en líneas, pero los sensores de áreas pueden detectar aleatoriamente interrupciones en alguna área. 

Sensores de posición. Son un tipo de sensores que detectan la posición de la pieza. 

Sensores de dimensión. Son sensores que detectan si las dimensiones de la pieza o producto son las correctas. 

Sensores de desplazamiento. Estos son sensores que detectan deformaciones, grosor y niveles de altura. 

Sensores de metales. Estos sensores pueden detectar cuando los productos pasan o no pasan por un lugar, también pueden detectar la presencia de metal mezclado con material sobrante. 

Sensor de colores. Estos sensores pueden detectar marcas de colores, o diferencias entre colores. A diferencia de los interruptores fotoeléctricos estos no necesariamente tienen que ser utilizados en piezas no ferrosas. 

Sensores de vibración. Pueden detectar cuando un articulo esta pasando, la posición de áreas y cables dañados. 

Sensor de piezas dobles. Estos son sensores que pueden detectar dos productos que son pasados al mismo tiempo. 

Sensores de roscas. Son sensores que pueden detectar maquinados de roscas incompletas. 

Fluido de elementos. Estos dispositivos detectan cambios en corrientes de aire ocasionados por la colocación o desplazamiento de objetos, también pueden detectar brocas rotas o dañadas. 

Medidores de presión, temperatura, corriente eléctrica, vibración, número de ciclos, conteo, y transmisión de información.

Detector de cambios de presión. El uso de calibradores de presión o interruptores sensitivos de presión, permite detectar la fuga de aceite de algún manguera. 

Detector de cambios de temperatura. Los cambios de temperatura pueden ser detectados por medio de termómetros, termostatos, acoples térmicos, etc. Estos sistemas pueden ser utilizados para detectar la temperatura de una superficie, partes electrónicas y motores, para lograr un mantenimiento adecuado de la maquinaria, y para todo tipo de medición y control de temperatura en el ambiente industrial. 

Detectores de fluctuaciones en la corriente eléctrica.

Relevadores métricos son muy convenientes por ser capaces de controlar las causas de los defectos por medio de la detección de corrientes eléctricas.

Premisas del proyecto

En Venezuela somos 28 Millones de Habitantes y según CONATEL el 71% de los venezolanos ha accedido hasta ahora a una línea telefónica móvil, lo que significa 20 millones de venezolanos tienen celulares.

(Fuente: http://www.pcworld.com.ve/n121/articulos/telco.html)

Entonces:

Si el 75% de las personas que tienen celular mantienen el cargador del celular conectado tendríamos:

20 x 106 x 75% = 15 x 106

En promedio son 15 Millones de personas mantienen el cargador del celular conectado.

Suponiendo que el 75% de esas personas lo mantengan conectado al mismo tiempo, se tiene:

15 x 106 x 75% = 11,25 Millones de personas mantienen conectado al mismo tiempo el cargador del celular sin carga.

El consumo promedio de los cargadores conectados con celulares conectados es entre 350 y 700 mA, en promedio sin celulares conectados el consumo es de aprox. 10% del consumo con carga, es decir, entre 35 y 70 mA.

Luego se tomará como mejor condición sólo 35 mA de consumo en vacío.

Los cargadores de celular en promedio trabajan con una relación de transformación de 115/4 Volt por lo que ahora conoceremos la energía consumida en kWh al mes, pero considerando que no permanece conectado inactivo las 24 horas al día, se promedia un total de 20 horas por día, entonces será:

35 mA x 115/4 Volt x 20h/día x 30 Días = 603,75 kWh

Esta carga conocida como carga fantasma, que no es aprovechable es en promedio 603,75 kWh al mes, lo que se traduce en 7245 kWh/Año.

Luego se tiene que el consumo total de energía de 11, 25 Millones de personas al año, es: 8,156 GWh/Año lo que representa una considerable cantidad de energía desperdiciada al año.

ESQUEMA DE DISEÑO PROTOTIPO DEL DISPOSITIVO AUTOMÁTICO DE DESCONEXIÓN DE CARGADORES TELEFÓNICOS (DADCT):

ESQUEMA ELÉCTRICO DEL DISPOSITIVO AUTOMÁTICO DE DESCONEXIÓN DE CARGADORES TELEFÓNICOS (DADCT):

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

El Dispositivo Automático de Desconexión de Cargadores Telefónico (DADCT) cumple la función básica de desconectarse automáticamente de la red abriendo el circuito por medio del Interruptor automático controlado por el arreglo electrónico, el cual envía una señal de apertura o cierre del mismo luego de recibir una señal de corriente proveniente del transformador de corriente.

De acuerdo a los rangos de consumo de corriente conocidos, se configura el arreglo para que al recibir un consumo de corriente de entre 35 y 70 mA, éste envía una señal de apertura o cierre al Interruptor automático.

El funcionamiento del DADCT se describe en la siguiente tabla:

COSTO DE CONSTRUCCIÓN

Este es un dispositivo nuevo en el mercado dado que no se encontraron reportes anteriores de su existencia, lo cual motivó el desarrollo de esta idea innovadora.

Podrá posicionarse dentro del mercado de la electrónica, siendo distribuido para su venta en las tiendas de equipos electrónicos a nivel local, regional y nacional; pudiendo utilizar la Internet también como canal de distribución.

Cabe destacar, que esta idea no solo podría expandirse en el mercado de la telefonía sino también en aquellos equipos en los cuales el consumo de energía eléctrica permanece constante sin la utilización del mecanismo, como por ejemplo podría adaptarse para computadoras, televisores entre otros.

Autor:

Brito, Maria de los Ángeles.

Martínez, Rubbernys

Enviado por:

Iván José Turmero Astros

PROFESORA:

Ing. Scandra Mora.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

"Antonio José De Sucre"

VICE – RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÌA INDUSTRIAL

CÀTEDRA: METODOS AVANZADOS DE CALIDAD.

CIUDAD GUAYANA, MARZO DEL 2008