diseÑo, construcciÓn y puesta a punto de un banco
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA A PUNTO DE UN BANCO DIDÁCTICO
PARA PRÁCTICAS DE NEUMÁTICA, ELECTRONEUMÁTICA Y PLC.
LINA PAOLA ROJAS ROA
JHOSEPT NICOLAY VALENCIA URIBE
UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
IBAGUÉ
2018
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA A PUNTO DE UN BANCO DIDÁCTICO
PARA PRÁCTICAS DE NEUMÁTICA, ELECTRONEUMÁTICA Y PLC.
LINA PAOLA ROJAS ROA
JHOSEPT NICOLAY VALENCIA URIBE
Trabajo dirigido de grado presentado como requisito parcial para optar por
el título de Ingeniero Mecánico
Director: Msc I.M JORGE FREDY LLANO MARTÍNEZ
UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
IBAGUÉ
2018
DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a mis padres ya que gracias a ellos soy la
persona que soy en la actualidad, la mayoría de mis logros se los debo a
ustedes entre los que incluye este.
Lina Paola Rojas Roa
Dedico este trabajo a mi familia por su gran apoyo durante mi carrera, a mi
Madre Angélica M. Uribe, a mi Abuela Mirian Nossa y a mi Tía Mónica Uribe
por ser mi gran apoyo en cualquier momento de mi vida.
Por último dedico este trabajo a todas las personas que no creyeron en mí,
que pensaban que no iba a terminar mi carrera, a todos ellos les digo, I never
give up!
Jhosept Nicolay Valencia Uribe
AGRADECIMIENTOS
En primera instancia agradecemos a Dios por permitirnos culminar esta etapa y
comenzar nuestra vida profesional como Ingenieros Mecánicos. A nuestros padres
que fueron parte fundamental en este proceso de ser profesionales, apoyándonos
durante todo este ciclo.
Al Msc I.M.Jorge Fredy llano Martínez director de este trabajo de grado por su
dedicada colaboración aportándonos todos sus conocimientos y su valioso tiempo
para su desarrollo. Al Ing. Mario Casallas por su constante apoyo y dedicación al
momento de la fabricación, así mismo ayudándonos en la aclaración de dudas
durante cada proceso.
A los Ingenieros Oscar Javier Araque, Eduardo Pérez y Andrés García, los cuales
fueron parte de gran apoyo en algunas de las etapas del desarrollo del trabajo.
CONTENIDO
1. RESUMEN .................................................................................................................................10
2. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................11
4. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................................13
5. ANTECEDENTES .....................................................................................................................14
6. OBJETIVOS ..............................................................................................................................15
6.1 Objetivo General ...............................................................................................................15
6.2 Objetivos Específicos ......................................................................................................15
6.3 Estructura del Trabajo .....................................................................................................15
7. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................16
7.1 Neumática ...........................................................................................................................16
7.1.1 Ventajas de la Neumática ........................................................................................16
7.1.2 Desventajas de la neumática ..................................................................................16
7.2 Aire Comprimido ...............................................................................................................17
7.3 Generación y Distribución del Aire Comprimido ......................................................17
7.4 Tipos De Compresores ....................................................................................................18
7.5 Principios de la Neumática .............................................................................................19
7.5.1 Fuerza ...........................................................................................................................19
7.5.2 Presión .........................................................................................................................19
7.5.3 Área ...............................................................................................................................19
7.6 ELEMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS EN LA NEUMÁTICA .....................................20
7.6.1 Válvulas direccionales o válvulas de vías .........................................................20
7.6.2 Actuadores ......................................................................................................................22
7.6.2.1 Actuador de Simple Efecto ..................................................................................22
7.6.2.2 Actuador de Doble Efecto ....................................................................................22
7.7 Simbología Neumática.....................................................................................................23
7.8 ELECTRONEUMÁTICA ....................................................................................................24
7.9 SIMBOLOGÍA ELECTRONEUMÁTICA ..........................................................................25
7.10 PLC .....................................................................................................................................26
8. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL BANCO DIDÁCTICO..................................................27
8.1 Elaboración de Guías.......................................................................................................27
8.2 Elementos Neumáticos y Electroneumáticos Requeridos para las Prácticas.
.................................................................................................................................................28
8.3 Descripción de los Elementos Básicos que Componen el Banco .......................30
8.3.1 Unidad Compresora ..................................................................................................30
8.3.3 Bloque distribuidor ...................................................................................................31
8.3.4 Válvula reguladora de caudal .................................................................................32
8.3.5 Válvula neumática 3/2 ...............................................................................................32
8.3.6 Válvula neumática 5/2 biestable. ..........................................................................34
8.3.7 Electroválvula 5/2 (monoestable y biestable) .....................................................34
8.3.8 Válvula “O” ..................................................................................................................35
8.3.9 Válvula “Y” ..................................................................................................................36
8.3.10 Pulsador eléctrico ...................................................................................................36
8.3.11 Relé Temporizador ..................................................................................................37
8.3.14 Relé auxiliar ..............................................................................................................37
8.3.15 Actuadores ................................................................................................................38
8.3.16 PLC .............................................................................................................................39
8.3.17 Fuente de poder .......................................................................................................39
8.4 Diseño de la Estructura ...................................................................................................39
8.4.1 Modelos Iniciales o Preliminares ...........................................................................39
8.4.2 Matriz de Selección de Propuestas .......................................................................41
8.4.3 Estructura ....................................................................................................................45
8.5 Construcción .....................................................................................................................49
8.6 Condiciones de Seguridad del Banco para su uso ..................................................56
9. CONCLUSIONES .................................................................................................................57
10. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................58
11. ANEXOS ..................................................................................................................................60
11.1 MANUALES DE LABORATORIO .................................................................................60
11.1.1 Manual de mantenimiento básico de los elementos que componen el
banco didáctico ...................................................................................................................60
11.1.2 Manual de uso del Banco Didáctico ...................................................................65
11.2 GUÍAS PRÁCTICAS ........................................................................................................70
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Sistema de distribución de aire. (Fuente: Autores) ..................................................18
Figura 2. Tipos de compresores. (Fuente: compresores: condiciones generales para
su selección) ..................................................................................................................................19
Figura 3. Válvula direccional 3/2. (Fuente: Autores).................................................................20
Figura 4. Representación de la circulación del fluido. (Fuente: Autores) ..............................20
Figura 5. Tipos de accionamientos. (Fuente: [9]). ....................................................................21
Figura 6. Actuador de simple efecto. (Fuente [10]) ..................................................................22
Figura 7. Actuador de doble efecto. (Fuente: [11]). ..................................................................23
Figura 8. Símbolos neumáticos más comunes. (Fuente [13]) .................................................23
Figura 9. Símbolos neumáticos más comunes. (Fuente: [13]) ................................................25
Figura 10. Estructura interna de un PLC. (Fuente: Controlador lógico programable, curso
061) .................................................................................................................................................26
Figura 11. Lenguajes de programación. (Fuente: Diseño e implementación de un módulo
de entrenamiento de automatización y control utilizando PLC controlado). .........................27
Figura 12. Compresor del banco didáctico. (Fuente: Autores). .............................................30
Figura 13.Unidad de mantenimiento. (Fuente: Autores). .........................................................31
Figura14. Bloque distribuidor de aire. (Fuente: Autores). ........................................................31
Figura 15. Válvulas reguladoras de caudal, a) bidireccional. b) unidireccional. (Fuente:
Autores). .........................................................................................................................................32
Figura 16. Pulsadores Neumáticos. (Fuente: Autores). ...........................................................33
Figura 17. Válvula neumática 3/2 biestable. (Fuente: Autores). .............................................33
Figura 18.a) Final de carrera neumático. b) Final de carrera abatible. c) Final de carrera
eléctrico. (Fuente: Autores). .........................................................................................................34
Figura 19. Válvula neumática 5/2. (Fuente: Autores). ..............................................................34
Figura 20.Electroválvula monoestable 5/2. (Fuente: Autores). ...............................................35
Figura 21. Electroválvula biestable 5/2. (Fuente: Autores). .....................................................35
Figura 22.Válvula "O". (Fuente: Autores). ..................................................................................36
Figura 23. Válvula "Y". (Fuente: Autores). .................................................................................36
Figura 24.a) Pulsador 1. b) Pulsador 2. (Fuente: Autores) ......................................................37
Figura 25.a) Temporizador con retardo de energización. (Fuente: Autores). b)
Temporizador con retardo de desenergización. (Fuente: [16]) ...............................................37
Figura 26. Representación Circuito NA, NC. (Fuente: [17]) ....................................................38
Figura 27.a) Relé 1. b) Relé 2. (Fuente: Autores). ....................................................................38
Figura 28. Actuador de simple y doble efecto. (Fuente: Autores). .........................................38
Figura 29.Diagrama PLC Array AF-20MR-D. (Fuente: http://www.array.sh/fab20MR-
De.htm) ...........................................................................................................................................39
Figura 30.Fuente principal y fuente del PLC. (Fuente: Autores) .............................................39
Figura 31. Diseño Banco N.V ......................................................................................................40
Figura 32. Diseño banco L.R .......................................................................................................40
Figura 33.Valor óptimo ergonomía. (Fuente [18]) .....................................................................42
Figura 34. Medidas de la base del banco. (Fuente: Autores). ................................................42
Figura 35.Base banco y perfil aluminio. (Fuente: Autores). ...................................................43
Figura 36.Diseño banco didáctico. (Fuente: Autores). .............................................................44
Figura 37.Diseño banco didáctico con sus componentes. (Fuente: Autores). ......................44
Figura 38. Reacciones de la estructura. (Fuente: Autores). ....................................................47
Figura 39. Valor de las cargas en los apoyos del banco. (Fuente: Autores).........................48
Figura 40. Mueble de madera. (Fuente: Autores). ....................................................................49
Figura 41.Plano de la tapa/base. (Fuente: Autores). ................................................................50
Figura 42. Mesa de trabajo. (Fuente: Autores). ........................................................................50
Figura 43. Mesa de trabajo finalizada. (Fuente: Autores). .......................................................50
Figura 44. Perfil en C del tablero. (Fuente: Autores). ...............................................................51
Figura 45. Tablero de trabajo. (Fuente: Autores). .....................................................................51
Figura 46. Cortadora laser ubicada en la Universidad de Ibagué. (Fuente: Autores). .........52
Figura 47. PLC y sus conexiones. (Fuente: Autores) ..............................................................52
Figura 48. Panel eléctrico. (Fuente: Autores). ...........................................................................52
Figura 49. Interior mesa de trabajo con las fuentes. (Fuente: Autores).................................53
Figura 50.Perfil y pieza de aluminio (Fuente: Autores). ...........................................................54
Figura 51. Tablero de trabajo. (Fuente: Autores). .....................................................................54
Figura 52.Plano base compresor. (Fuente: Autores) ...............................................................54
Figura 53.Analisis de esfuerzos base del compresor. (Fuente: Autores) ..............................55
Figura 54. Base finalizada. (Fuente: Autores). ..........................................................................55
Figura 55. Unidad compresora y conexión eléctrica. ...............................................................56
Figura 56. Conexión suministro de aire. .....................................................................................56
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Tipos de válvulas. (Fuente: [8] ) ....................................................................................21
Tabla 2. Elementos adquiridos. (Fuente: Autores). ..................................................................28
Tabla 3. Matriz de selección de propuestas. .............................................................................41
Tabla 4. Cantidad de válvulas lado izquierdo. (Fuente: Autores) ...........................................45
Tabla 5. Cantidad de elementos lado derecho. (Fuente: Autores) .........................................46
1. RESUMEN
En el ejercicio de la profesión los Ingenieros Mecánicos deben enfrentarse a diferentes tipos de sistemas, entre ellos los sistemas Neumáticos y Electroneumáticos, es por esto; que el principal objetivo en este trabajo consiste en el diseño y construcción de un banco didáctico para las prácticas de neumática, electroneumática y PLC, debido a que el banco con el que contaba la Universidad de Ibagué ya cumplió con su ciclo de trabajo, el cual presenta ciertas limitaciones entre las cuales se encuentra el poco número de estudiantes al momento de realizar prácticas. Por estas limitaciones se diseñó un banco con más capacidad para el número de estudiantes al momento de llevar a cabo la práctica, contando con un tablero de trabajo el cual permite el trabajo por ambos lados del banco.
Para el diseño del banco en primer lugar se realizó la selección de elementos requeridos para las diferentes prácticas, y la creación de las guías, a partir de esto se procedió a la consecución de los diferentes elementos necesarios, posterior a la selección de los elementos se realizó el diseño y fabricación del banco didáctico con todos sus sistemas, como lo son la base del compresor, el tablero de trabajo y el panel eléctrico, entre otros; teniendo en cuenta la seguridad del estudiante.
El resultado de este trabajo fue la obtención de un banco didáctico actualizado, el cual cuenta con mayor espacio de trabajo, contando con un tablero de trabajo que permite la flexibilidad para el desarrollo de las diferentes prácticas, con las cuales el estudiante aprende de manera práctica los conocimiento adquiridos durante la asignatura, por lo tanto se desarrollaron las guías las cuales contienen: 10 prácticas para el tema de Neumática, 10 prácticas para el tema de electroneumática y 10 prácticas para el tema de PLC, con ellas permitiendo que el estudiante adquiera el conocimiento práctico de los temas vistos durante la asignatura cursada.
2. INTRODUCCIÓN
Dentro de las competencias que corresponden a un Ingeniero Mecánico está el dominio de la automatización neumática e hidráulica, por lo cual los fundamentos teóricos de los sistemas neumáticos y su combinación con un sistema electrónico son esenciales para el desarrollo de una buena práctica. El programa de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Ibagué dentro de su pensum cuenta con una asignatura en la cual se ven los aspectos teóricos y simulaciones de las diferentes secuencias neumáticas y electroneumáticas las cuales son reforzadas con las guías prácticas.
La universidad de Ibagué cuenta con un banco el cual fue diseñado por el ingeniero encargado de la asignatura de neumática y electroneumática en el año (2004), se realizó una revisión del banco donde se evidencio la necesidad de ser reemplazado ya que cumplió su ciclo de operación y se encuentra desactualizado con respecto a los instrumentos neumáticos y electroneumáticos que se trabajan en los actuales procesos mecánicos e industriales, posteriormente se decide realizar el diseño y fabricación de un banco didáctico actualizado de neumática, electroneumática y PLC con sus respectivas guías de trabajo para que los estudiantes de la Universidad de Ibagué lleven a la práctica los conocimientos adquiridos en la asignatura.
En este trabajo se describe de manera detallada el proceso de diseño y fabricación del banco didáctico, el cual cuenta con un tablero de trabajo en el cual se desarrollan las diferentes prácticas. Este tablero está compuesto por perfiles en c (perfiles de aluminio) los cuales fueron cortados con una tronzadora, para conformar las dos caras de trabajo del banco, a estos perfiles se ajustan los soportes para cada uno de los elementos los cuales fueron mecanizados en la fresadora de la Universidad de Ibagué, posteriormente se realizaron los agujeros los cuales permiten la unión de los elementos con los soportes de aluminio a través de tornillos.
Por último se procedió a realizar el montaje de cada uno de los elementos necesarios para las prácticas sobre el tablero de trabajo, para posteriormente realizar la puesta a punto del banco realizando las pruebas de todos los sistemas con respecto a las prácticas relacionadas en las guías de trabajo.
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Actualmente el programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ibagué
cuenta con un banco didáctico para llevar a cabo prácticas tanto de neumática
como de electroneumática, dicho banco ya ha cumplido su ciclo de trabajo, debido
al deterioro de sus componentes, adicionalmente este banco no cuenta con un
montaje que permita la realización de prácticas de PLC, así como también, solo
permite que 3 personas máximo realicen la manipulación de elementos, ya que un
número mayor a este entorpecen el trabajo, convirtiendo al resto del grupo en
simples espectadores.
4. JUSTIFICACIÓN
El tiempo de producción y la calidad de los productos son un aspecto muy
importante para el campo industrial, debido al avance tecnológico se ha optado
por la automatización ya que brinda mejores garantías de calidad y competitividad.
Teniendo esto en cuenta se requiere que el estudiante de Ingeniería Mecánica
adquiera un amplio conocimiento de la automatización en sus diferentes ramas
(neumática y PLC), Conocimiento que se logra a partir de conceptos teóricos
acompañados de una buena práctica que permita la aplicación de los mismos,
Práctica que debe desarrollarse en equipos y con los elementos adecuados. Por lo
tanto, el banco didáctico se convierte en una herramienta fundamental para lograr
dicho cometido. Adicionalmente este banco queda a disposición para el uso de
estudiantes o personas externas al programa de ingeniería mecánica.
5. ANTECEDENTES
Bancos didácticos para la enseñanza de la neumática y PLC se consiguen en el
mercado pero tienen un alto costo y no cuentan con los elementos necesarios
requeridos para la realización de las prácticas que se planifican realizar en el
mismo, debido a esto se realiza una revisión de literatura buscando referentes de
bancos didácticos construidos en diferentes universidades o centros educativos.
Entre las cuales se encuentra, la Universidad del Atlántico (Barranquilla) [1], la
cual en el año 2015 llevó a cabo el diseño y construcción de un banco para
prácticas electroneumática, el cual fue realizado por los estudiantes de la facultad
de ingeniería Mecánica, para realizar las diferentes prácticas de los procesos
industriales.
De igual manera la Institución FCECEP [2] (Fundación Centro Colombiano de Estudios Profesionales) en el año 2014 después de ver la problemática de tener el conocimiento teórico y no práctico decidió realizar el diseño e implementación de un banco de Neumática para la formación de sus estudiantes en controles industriales a través del desarrollo de las distintas prácticas secuenciales posibles. A su vez, la Universidad Politécnica Salesiana implementó un banco neumático en el año 2014 por la necesidad de formar profesionales integrales y prácticos, implementando un laboratorio con dicho banco para mejorar la vinculación en la solución de problemas cuando se encuentren trabajando [3].
6. OBJETIVOS
6.1 Objetivo General
Diseñar y construir un banco didáctico para prácticas de neumática,
electroneumática y PLC para la universidad de Ibagué.
6.2 Objetivos Específicos
● Elaborar las guías de trabajo para el desarrollo de las prácticas. ● Seleccionar los componentes requeridos para el desarrollo de las
prácticas. ● Diseñar y ensamblar las diferentes partes que conforman el banco
didáctico. ● Poner a punto el banco, realizando las pruebas necesarias para el
desarrollo eficiente de las prácticas. ● Elaborar el manual de funcionamiento del banco.
6.3 Estructura del Trabajo
El siguiente trabajo se encuentra organizado en 11 secciones, donde:
Secciones 1-5 se muestran el resumen y la justificación para este trabajo.
Sección 6 muestra los objetivos.
Sección 7 da una explicación teórica acerca de la neumática sus elementos
y ventajas así como de la electroneumática y PLC
Sección 8 se encarga de describir el proceso de diseño y construcción del
banco didáctico con el desarrollo de cada uno de los objetivos planteados.
Sección 9 contiene las conclusiones del trabajo.
Sección 10 se encuentra ubicada la bibliografía.
Sección 11 contiene los anexos en donde se pueden encontrar las guías de
trabajo y un manual de mantenimiento y un manual de uso.
7. MARCO TEÓRICO
7.1 Neumática
La neumática proviene del griego “pneumtikos”, que significa respiración. En
términos generales, se entiende por neumática la parte de la ciencia y la física que
trata de las propiedades de gases, y por lo tanto también del aire. La neumática
es la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido como
medio transmisor de energía. En muchos sectores de la técnica de automatización
de procesos industriales se utiliza la neumática y electroneumática. En plantas
industriales se usan sistemas de control neumáticos, electroneumáticos y los PLC
para controlar el funcionamiento de procesos de ensamblado, empaquetado, de
los equipos de fabricación, ensamblaje y máquinas de envasado, entre otros. [4]
7.1.1 Ventajas de la Neumática
✓ El aire es de fácil captación y abunda en la tierra. ✓ El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen
riesgos de incendio en ambientes peligrosos ✓ La aplicación de los diferentes elementos de mando y transmisión
resulta sencilla ✓ El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por
efecto de golpe de ariete ✓ Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que
dañen los equipos en forma permanente
✓ Puede ser almacenado y transportado fácilmente en depósitos. ✓ Energía limpia en caso de fugas no perjudica el ambiente. [5]
7.1.2 Desventajas de la neumática
✓ El aire comprimido debe ser tratado antes de su utilización,
eliminando humedad y partículas. ✓ En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas
considerables. ✓ Altos niveles de ruido por la descarga de aire hacia la atmósfera.
7.2 Aire Comprimido
Se puede definir el aire comprimido como una determinada masa de aire que se encuentra a una presión superior a la atmosférica. Se trata de aprovechar la capacidad de compresión que tiene el aire atmosférico, para usarlo como energía o para acumularlo en un recipiente con la idea de un uso posterior. La capacidad de compresión del aire atmosférico se explica por las leyes de los gases. Posiblemente la que mejor define al aire comprimido es la de Boyle-Mariotte, que dice: la presión que se ejerce por una determinada fuerza es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, considerando que la temperatura se mantenga constante. Esta masa de gas es el aire atmosférico, que está formado por una mezcla de gases, entre los que destacan el nitrógeno, el oxígeno y el vapor de agua. En menor cantidad, se pueden encontrar múltiples gases como el hidrógeno, el dióxido de carbono y el ozono. Cuando en el proceso de compresión se reduce el volumen de esa masa de gas, la presión aumenta. Esta es una explicación resumida, porque en la realidad, hay que considerar otros factores en el proceso de compresión, como son la temperatura y la humedad. El aire comprimido se obtiene usando unos equipos denominados compresores, que aspiran el aire atmosférico y lo comprimen hasta llegar a un valor de presión requerido y superior al de la presión atmosférica a la que se encontraba. La facilidad de uso del aire comprimido y el hecho de que pueda ser generado localmente, hacen que tenga múltiples aplicaciones.
✓ Como fuente de energía, para el uso en movimiento de maquinaria, actuadores, soplado, sistemas de frenos, elevación, etc.
Como aire acumulado, para los sistemas de respiración humana, soplado, ventilación, procesos biológicos, etc. [6]
7.3 Generación y Distribución del Aire Comprimido
Los circuitos neumáticos están constituidos fundamentalmente por los siguientes equipos como se observa en la figura 1: Compresor, que capta el aire de la atmósfera y le confiere la presión adecuada, acondicionador de aire, depósito acumulador, redes de distribución y aplicaciones neumáticas, constituidas por elementos de control, y actuadores.
Figura 1. Sistema de distribución de aire. (Fuente: Autores)
Las redes de distribución de aire comprimido surgen para poder abastecer de aire
a todas las máquinas y equipos que lo precisen, por lo que se debe tender una red
de conductos desde el compresor y después de haber pasado por el
acondicionamiento de aire, es necesario un depósito acumulador, donde se
almacena aire comprimido entre unos valores mínimos y máximos de presión,
para garantizar el suministro uniforme incluso en los momentos de mayor
demanda. [7]
7.4 Tipos De Compresores
Los compresores más comúnmente empleados son:
● Compresor de émbolo
● Compresor de émbolo con membrana
● Compresor Roots
● Compresor de paletas
● Compresor de tornillo
● Turbocompresor radial ● Turbocompresor axial
Estos se encuentran representados en la figura 2.
Figura 2. Tipos de compresores. (Fuente: compresores: condiciones generales para su selección)
7.5 Principios de la Neumática
7.5.1 Fuerza
La fuerza es la capacidad para realizar un trabajo físico o un movimiento, así como
también la potencia o esfuerzo para sostener un cuerpo o resistir empuje.
Ec. 1
7.5.2 Presión
Cantidad de empuje o de tracción (fuerza) aplicada a cada área de unidad de la
superficie
Ec. 2
7.5.3 Área
Es la extensión o superficie comprendida dentro de una figura de dos dimensiones
expresada en unidades de medida denominadas superficiales. Cualquier
superficie plana de lados rectos puede triangular y se puede calcular su área como
suma de triángulos.
Ec. 3
7.6 ELEMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS EN LA NEUMÁTICA
7.6.1 Válvulas direccionales o válvulas de vías
Una válvula de control direccional es el control de extensión y retracción para los actuadores hidráulicos del sistema, donde las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadros (figura 3), donde el número de cuadrados adyacentes indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora. Las vías son conductos que comunican el paso del aire entre la entrada y la salida, se representan por medio de trazos como se ilustra en la figura 4 unidos al cuadrado que representa la posición inicial.
Para identificar una válvula direccional primero se identifica el número de vías las cuales se representan por medio de los trazos, el número se emplea con:
Donde:
A: representa el número de vías
C: representa el número de posiciones.
Figura 3. Válvula direccional 3/2. (Fuente: Autores)
El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de los cuadros. Los conductos que unen las distintas vías se representan mediante líneas rectas. Las flechas indican el sentido de circulación del fluido como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Representación de la circulación del fluido. (Fuente: Autores)
Teniendo en cuenta la anterior representación se tienen los siguientes tipos de válvulas ilustradas en la siguiente tabla
Tabla 1 Tipos de válvulas. (Fuente: [8] )
Las válvulas pueden ser accionadas por medios manuales, mecánicos, eléctricos y neumáticos o una combinación entre ellos. Entre los medios manuales se tienen: pulsador, palanca, pedal, por medio mecánico rodillo, leva, resorte entre otros. Los medios electrónicos son los solenoides y los medios neumáticos el aire comprimido. Estos tipos de accionamientos se ilustran en la figura 5.
Figura 5. Tipos de accionamientos. (Fuente: [9]).
7.6.2 Actuadores
Un actuador es un elemento que convierte la energía de un fluido de trabajo en
energía mecánica bien sea lineal o de rotación. Existen dos tipos de actuadores,
los que producen movimiento lineal (actuadores) y los que producen movimiento
rotativo (motores).
En los Actuadores lineales se encuentran dos tipos fundamentales:
7.6.2.1 Actuador de Simple Efecto
Un actuador de simple efecto es aquel que al suministrarle aire comprimido el émbolo modifica su posición y cuando se quita el suministro de aire, el resorte recupera la posición inicial del émbolo. Debido a la longitud del resorte se utilizan actuadores de simple efecto con carreras de hasta 100 mm, como se ilustra en la figura 6.
Figura 6. Actuador de simple efecto. (Fuente [10])
7.6.2.2 Actuador de Doble Efecto
Un actuador de doble efecto es aquel que recibe aire comprimido por una cámara, para realizar el movimiento de avance, y el aire dentro de la cama se evacua por el lado contrario, con lo que el vástago cambia de posición. Cuando el aire cambia de dirección y se intercambian las cámaras de llenado y de evacuación el vástago recupera la posición inicial.
La fuerza del émbolo es mayor en el avance que en el retroceso debido a la mayor
superficie sobre la que presiona el aire, ya que en la otra cámara se tiene que
descontar la superficie del vástago. Estos actuador pueden desarrollar trabajo en
las dos direcciones y además pueden presentar carreras significativamente
mayores a las de los actuador de simple efecto, En la figura 7 está representado
un actuador de doble efecto. [6].
Figura 7. Actuador de doble efecto. (Fuente: [11]).
7.7 Simbología Neumática
La simbología usada sirve para la identificación de componentes, en el diseño de
sistemas neumáticos estos símbolos están diseñados conforme a la norma
internacional ISO 1219-1- 1991, por otro lado la numeración de las válvulas no se
encuentra cubierta en esta norma, por lo tanto se toma de la recomendación
CETOP RP 68P (Comité Europeo de transmisiones oleohidráulica y neumática)
simbología ISO 1219. [12]
En la figura 8 se ilustran los principales elementos neumáticos y su respectivo
símbolo.
Figura 8. Símbolos neumáticos más comunes. (Fuente [13])
7.8 ELECTRONEUMÁTICA
La Electroneumática es una técnica de automatización la cual permite la
optimización de los procesos a nivel industrial. Con los avances tecnológicos en la
electricidad y la electrónica se ha permitido la fusión de estas técnicas, dando así
inicio a los sistemas electroneumáticos, los cuales resultan más compactos y
óptimos a diferencia de los sistemas puramente neumáticos.
Dentro de los elementos de un sistema electroneumático es importante reconocer
la cadena de mando para elaborar un correcto esquema de conexiones. Cada uno
de los elementos de la cadena de mando cumple una tarea determinada en el
procesamiento y la transmisión de señales. La eficacia de esta estructuración de
un sistema en bloques de funciones se ha comprobado en las siguientes tareas:
✓ Disposición de los elementos en el esquema de conexionado ✓ Especificación del tamaño nominal, la corriente nominal y la tensión nominal
de los componentes eléctricos (bobinas, etc.). ✓ Estructura y puesta en marcha del mando. ✓ Identificación de los componentes al efectuar trabajos de mantenimiento.
7.9 SIMBOLOGÍA ELECTRONEUMÁTICA
En la figura 9 se ilustran los principales elementos eléctricos utilizados en circuitos
electroneumáticos, mediante su respectivo símbolo.
Figura 9. Símbolos neumáticos más comunes. (Fuente: [13])
7.10 PLC
Un controlador lógico programable (PLC) es una computadora industrial que
acepta entradas desde interruptores (pulsadores, finales de carrera, presostatos,
termostatos, etc.) y/o sensores digitales o analógicos (de proximidad,
fotosensibles, de temperatura, etc.). El PLC realiza la ejecución de un programa
de forma cíclica. La ejecución del programa puede ser interrumpida
momentáneamente para realizar otras tareas consideradas más prioritarias, pero
el aspecto más importante es la garantía de ejecución completa del programa
principal. Estos controladores son utilizados en ambientes industriales donde la
decisión y la acción deben ser tomadas en forma muy rápida, para responder en
tiempo real. Los PLC son utilizados donde se requieran tanto controles lógicos
como secuenciales o ambos a la vez. [14]
Los PLC se componen de 3 bloques, la sección de entradas, la unidad central de
procesos (CPU), la sección de salida como se representa en la figura 10.
Figura 10. Estructura interna de un PLC. (Fuente: Controlador lógico programable, curso
061)
Los lenguajes de programación para el PLC (figura 11) indican las técnicas que se
deben usar para escribir el programa que se quiere ejecutar según el tipo de PLC.
Los diagramas de escalera (LD) son una recopilación de códigos con información
simbólica. Los diagramas de bloques funcionales (FBD) permiten una integración
mucho más familiar en el aspecto gráfico donde las características funcionales del
programa se representan mediante bloques lógicos. El lenguaje de programación
GRAFCET, simplifica la complejidad de extensas líneas de código con la nueva
concepción algorítmica de que todo proceso lleva a cabo en una secuencia. [15]
Figura 11. Lenguajes de programación. (Fuente: Diseño e implementación de un módulo de entrenamiento de automatización y control utilizando PLC controlado).
8. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL BANCO DIDÁCTICO
8.1 Elaboración de Guías
Para llevar a cabo el diseño del banco didáctico se tuvo en cuenta los temas
contemplados en el contenido de la asignatura de Oleohidráulica y neumática y así
de esta manera poder elaborar las diferentes guías para las diferentes prácticas,
las cuales van a servir de base en la selección de los diferentes elementos que
componen el banco. Dentro de los temas vistos en la asignatura se tiene el
componente de oleohidráulica, componente que no hará parte de las guías
anteriormente mencionadas. Por lo tanto las guías elaboradas tendrán en cuenta
los temas de neumática, electroneumática y PLC. Las guías elaboradas (ver el
Anexo 11.2), buscan que los estudiantes aprendan a realizar desde los circuitos
más básicas hasta ejecutar circuitos más complejos que requieren la aplicación de
métodos especiales para la elaboración de los mismos. Para las guías de trabajo
de cada una de las temáticas anteriormente mencionadas se utiliza la misma
metodología en su elaboración es decir cada guía consta de un título, objetivo, y
los diferentes elementos requeridos para la misma.
Como se observa en el Anexo 11.2. El componente de neumática,
electroneumática y PLC cuentan con 10 guías de práctica cada uno.
8.2 Elementos Neumáticos y Electroneumáticos Requeridos para las
Prácticas.
Teniendo en cuenta los elementos requeridos para las prácticas ilustradas en la
guías elaboradas se requiere de elementos nuevos para las prácticas de
neumática y electroneumática, debido a que los elementos del banco actual están
deteriorados por otro lado las prácticas con el PLC se utilizaran los mismos
elementos de las prácticas de electroneumática, el programa de ingeniería
mecánica cuenta con un PLC por lo tanto no se requiere de uno nuevo,
Igualmente se reutilizara el compresor del banco anterior ya que este cumple con
las condiciones requeridas para el adecuado funcionamiento del banco didáctico.
Teniendo esto en cuenta se procede a la consecución de los elementos, donde se
realiza la labor de solicitar diferentes cotizaciones a varios proveedores,
posteriormente después de analizar las diferentes propuestas se procede a la
adquisición de los elementos listados en la tabla 2.
Tabla 2. Elementos adquiridos. (Fuente: Autores).
Elemento Cantidad
Microswitch final de carrera eléctrico 12
Relé con 2 contactos NA y 2 contactos NC 4
Relé temporizador 0-30 seg 2
Pulsador de marcha 2NA-2NC 4
Temporizador neumático simple de 0-15 seg. Sal
pos + base de conexionado
2
Válvula 3/2 doble mando neumático 6
Actuador de doble efecto MD8 NG 2E C/IMAN
C100MM D 25 EJEC. U
6
Actuador de simple efecto MD8 NG C/IMAN C100
D 25 EJEC. U
2
Soporte para interruptor magnético DMR-MD8-NG
Diam 25
16
Montaje de pie cilíndrico diam 20-25 16
interruptor magnético con cable 250 V 2
Válvula 3/2 con mando mecánico por rodillo (serie
MV-1/8¨)
16
Válvula 3/2 con mando mecánico por rodillo
unidireccional (serie MV-1/8¨)
4
Válvula 5/2 biestale por impulsos eléctricos
24VCC
4
Electroválvula 5/2, reacción resorte 24VCC 10
Válvula serie enchufable función "o" 6
Válvula serie enchufable función "y" 4
Silenciador de escape serie SPL (1/8") 10
Regulador de caudal unidireccional RVL(serie en
línea)
10
Regulador de caudal bidireccional (1/8") 42
Unidad FR(1/8") 1
Agrandador para tubo diámetro 6mm y enchufe
diámetro 4 mm
12
T igual tubo diámetro 6 mm 1
Unión doble tubo diámetro 6 mm 15
Conector orientable a 90° rosca G (1/8") para
tubo diámetro 6 mm
10
Tubo poliuretano diámetro ext. 6 mm 40m
Cable flexible con ficha banana 4mm(0,3m) 10
Cable flexible con ficha banana 4mm(0,6m) 10
Cable flexible con ficha banana 4mm(1,2m) 10
8.3 Descripción de los Elementos Básicos que Componen el Banco
8.3.1 Unidad Compresora
La unidad compresora consta de un compresor de dos etapas, un motor de 2 hp
trifásico con un sistema de transmisión por poleas y además cuenta con
elementos de medición como lo son el manómetro y un presóstato .El compresor
es uno de los elementos principales ya que es el encargado del suministro de aire
para el accionamiento de las válvulas y los actuadores.
Figura 12. Compresor del banco didáctico. (Fuente: Autores).
Como se observa en la figura 12, el compresor se encuentra ubicado en una base
la cual fue construida específicamente para el espacio que ocupa en el banco,
este se encuentra debajo de la base de madera esto para evitar las vibraciones
del sistema en la mesa de trabajo.
8.3.2 Unidad de Mantenimiento
La unidad de mantenimiento es una parte fundamental para la durabilidad y seguridad de funcionamiento de la instalación neumática ya que los compresores aspiran aire húmedo y los filtros de aspiración no se encargan de retener dicha humedad, ni eliminar totalmente las partículas contenidas en el aire atmosférico donde está situado el compresor. Esta acondiciona el aire evitando la suciedad del aire comprimido, las partículas líquidas contenidas en el aire las cuales provocan un gran deterioro en las instalaciones, además de que las conexiones y desconexiones del compresor generan oscilaciones de presión que impiden un funcionamiento estable de la instalación, La unidad de mantenimiento con la que cuenta el banco tiene un filtro- regulador, con esta unidad regula la presión de
trabajo la cual no debe exceder los 6 bares. En la figura 13 se puede observar la unidad de mantenimiento con la que cuenta el banco.
Figura 13.Unidad de mantenimiento. (Fuente: Autores).
8.3.3 Bloque distribuidor
El bloque distribuidor permite que el aire proveniente del compresor sea utilizado
para el accionamiento de los diferentes elementos: válvulas y actuadores, está
constituido por 6 válvulas 3/2 NC con un accionamiento por enclavamiento. En la
figura 14 se observa el bloque distribuidor.
Figura14. Bloque distribuidor de aire. (Fuente: Autores).
8.3.4 Válvula reguladora de caudal
Esta válvula permite controlar el caudal que circula por ellas, existen válvulas
bidireccionales y válvulas unidireccionales, donde las válvulas bidireccionales son
aquellas que regulan el caudal en ambas direcciones permitiendo que los
actuadores avancen o retrocedan a velocidades lentas, así mismo las válvulas
unidireccional permiten regular el caudal en una sola dirección, en función de esto
el actuador puede avanzar lentamente y retroceder de una manera rápida y
viceversa.
Las guías estipulan el uso de estas válvulas con el fin de buscar que los
actuadores al avanzar reduzcan el impacto de salida y entrada evitando así el
deterioro de los elementos. Estas válvulas se ilustran en la figura 15.
Figura 15. Válvulas reguladoras de caudal, a) bidireccional. b) unidireccional. (Fuente: Autores).
8.3.5 Válvula neumática 3/2
Existen varios tipos de válvula 3/2 las cuales cuentan con diferentes tipos de
accionamiento como lo son el accionamiento manual (pulsadores, figura 16),
neumático (válvula 3/2 biestable, figura 17) y mecánico (finales de carrera, figura
18). Gracias a sus 3 vías el flujo del aire puede ir en dos direcciones distintas y
realizar el escape en su posición cerrada. Estos elementos dan la señal de mando
para activar o desactivar la entrada o salida de un actuador neumático además
existen válvulas normalmente abiertas (NA) o normalmente cerradas (NC), a
continuación se describen las diferentes válvulas
8.3.5.1 Pulsadores neumáticos
Los pulsadores neumáticos son un tipo de pulsador de presión (figura 16), los
pulsadores utilizados son válvulas 3/2. Este tipo de interruptor transmite una señal
de aire y cierra y abre un contacto cuando cierta presión de ajuste se ha
alcanzado en su entrada.
Figura 16. Pulsadores Neumáticos. (Fuente: Autores).
8.3.5.2 Válvula neumática 3/2 biestable
Como se puede observar en la figura 17 la válvula neumática 3/2, normalmente es
utilizada para manejar actuadores simple efecto y para realizar señales (pilotajes)
neumáticos.
Figura 17. Válvula neumática 3/2 biestable. (Fuente: Autores).
8.3.5.3 Final de Carrera
Un final de carrera es un tipo de sensor el cual detecta la presencia de una señal y
entra en funcionamiento cuando su terminal el cual es un rodillo es presionado
mediante un actuador u otro elemento. Los tipos de finales de carrera se pueden
observar en la figura 18.
Figura 18.a) Final de carrera neumático. b) Final de carrera abatible. c) Final de carrera eléctrico. (Fuente: Autores).
8.3.6 Válvula neumática 5/2 biestable.
La válvula 5/2 en la figura 19, es también un elemento de maniobra y sirve para
accionar actuadores neumáticos de doble efecto.
Figura 19. Válvula neumática 5/2. (Fuente: Autores).
8.3.7 Electroválvula 5/2 (monoestable y biestable)
Una válvula monoestable como la de la figura 20, es aquella que tiene una
posición de reposo estable, el cual es en la válvula que permanecerá de forma
indefinida si no actúa sobre ella una señal de mando. Las válvulas monoestables
pueden ser a su vez normalmente abiertas (NA) o normalmente cerradas (NC).
Son normalmente abiertas (NA) cuando en su posición estable dejan pasar el
fluido a presión hacia los elementos y son normalmente cerradas (NC) cuando en
su posición estable no dejen pasar el fluido o lo dejen pasar desde los elementos
actuadores hacia la salida.
Figura 20.Electroválvula monoestable 5/2. (Fuente: Autores).
Las electroválvulas biestables (figura 21) son aquellas que no tienen una única
posición de reposo estable; es decir, que aunque se anule la señal que provocó la
posición en la que se encuentra, la válvula seguirá en esa misma posición hasta
que se active la señal correspondiente a una nueva posición. En el caso de que se
activen dos señales prevalece la más antigua.
Figura 21. Electroválvula biestable 5/2. (Fuente: Autores).
8.3.8 Válvula “O”
Es un elemento neumático procesador de señal, a la válvula “O” representada en
la figura 22, le debe llegar una señal por cualquiera de sus dos entradas teniendo
siempre una señal de salida.
Figura 22.Válvula "O". (Fuente: Autores).
8.3.9 Válvula “Y”
Es un elemento neumático procesador de señal. A la válvula “Y” representada en
la figura 23, le deben llegar dos señales al tiempo, una por cada entrada para que
haya una señal de salida.
Figura 23. Válvula "Y". (Fuente: Autores).
8.3.10 Pulsador eléctrico
El pulsador eléctrico es un elemento de señal de entrada, el cual da paso a una
señal activa de accionamiento dejando abierto el paso de energía.
El banco didáctico contiene dos tipos de pulsador eléctrico los cuales se pueden
evidenciar en la figura 24. Estos dos tipos de pulsadores son los requeridos en las
prácticas de electroneumática, siendo los encargados de activar y desactivar el
circuito.
Figura 24.a) Pulsador 1. b) Pulsador 2. (Fuente: Autores)
8.3.11 Relé Temporizador
Un relé temporizador es aquel que es utilizado para controlar el tiempo que
transcurre entre la señal de entrada y la respuesta de un elemento del circuito
(electroválvula). Existen dos tipos de temporizador, con retardo de energización
(figura 25) que proporciona un intervalo de tiempo regulable entre la alimentación
y la actuación de los contactos de salida y con retardo a la desenergización, el
cual con la alimentación el relé de salida es instantáneamente accionado, y al
desenergizar el relé permanece accionado durante el tiempo seleccionado.
Figura 25.a) Temporizador con retardo de energización. (Fuente: Autores). b)
Temporizador con retardo de desenergización. (Fuente: [16])
8.3.14 Relé auxiliar
El relé es elemento eléctrico que conecta y controla con poca energía, los relés
son utilizados normalmente para el procesamiento de señales, el cual es
accionado de forma electromagnética con contactos abiertos y cerrados o una
combinación de estos. En la figura 26 se ilustran los contactos nombrados
anteriormente donde se encuentra normalmente cerrado (NC) cuando el contacto
común y se encuentra junto con el contacto cerrado, y es normalmente abierto
cuando el contacto abierto se encuentra junto con el contacto común.
Figura 26. Representación Circuito NA, NC. (Fuente: [17])
En la figura 27 se representan los tipos de relé que conforman el banco, Estos son
parte fundamental en la práctica ya que permite realizar las conexiones de los
circuitos.
Figura 27.a) Relé 1. b) Relé 2. (Fuente: Autores).
8.3.15 Actuadores
Los actuadores funcionan con la energía inherente al aire comprimido la cual los
alimenta transformando en movimientos de vaivén en los actuador, en la figura 28
se observa el actuador de simple efecto, en la parte inferior y en la parte inferior
se observa el actuador de doble efecto.
.
Figura 28. Actuador de simple y doble efecto. (Fuente: Autores).
8.3.16 PLC
Un PLC (controlador lógico programable, figura 29) es básicamente una
computadora industrial la cual procesa todos los datos de una máquina como
pueden ser sensores, botones, temporizadores y cualquier señal de entrada. Para
posteriormente controlar los actuadores como pistones, motores, válvulas, etc. y
así poder controlar cualquier proceso industrial de manera automática.
Figura 29.Diagrama PLC Array AF-20MR-D. (Fuente: http://www.array.sh/fab20MR-De.htm)
8.3.17 Fuente de poder
La fuente es la encargada de energizar los diferentes elementos que componen el
banco didáctico (figura 30), el PLC cuenta con su propia fuente de energización,
cada una de estas fuentes da un voltaje de 24V.
Figura 30.Fuente principal y fuente del PLC. (Fuente: Autores)
8.4 Diseño de la Estructura
8.4.1 Modelos Iniciales o Preliminares
En primer lugar se realizaron dos propuestas de diseños iniciales (Figura 31 y 32),
una por cada uno de los estudiantes incorporados en el trabajo, dando como
resultado un diseño final con las ideas plasmadas en estos diseños (Figura 33).
Concepto 1
Figura 31. Diseño Banco N.V (Fuente: Autores)
Diseño realizado por el estudiante Nicolay Valencia del programa de
Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ibagué.
Concepto 2
Figura 32. Diseño banco L.R (Fuente: Autores)
Diseño realizado por la estudiante Lina Rojas del programa de Ingeniería
Mecánica de la Universidad de Ibagué.
Concepto 3
Figura 33. Diseño final.
Diseño final realizado por los estudiantes Lina Rojas y Nicolay Valencia del
programa de Ingeniería Mecánica de la universidad de Ibagué.
8.4.2 Matriz de Selección de Propuestas
Tabla 3. Matriz de selección de propuestas.
Con el diseño seleccionado esta etapa consistió en el diseño de las diferentes
partes del banco y sus diferentes sistemas, la cual comenzó con el diseño
adecuado del mueble, el cual debe ser cómodo y accesible para las personas,
teniendo en cuenta los parámetros para tener condiciones de ergonomía óptimas,
por tanto para determinar la altura adecuada de la superficie de trabajo, es
importante tener en cuenta la altura promedio de las personas en Colombia que es
de 1.60m.
Además se debe tener en cuenta los siguientes parámetros para que el cuerpo
adopte una buena posición si hay que trabajar de pie como se muestra en la figura
34 y 35:
✓ Estar frente a la máquina. ✓ Mantener el cuerpo próximo al producto de la máquina. ✓ Mover los pies para orientarse en otra dirección en lugar de girar la
espalda o los hombros.
Figura 34.Valor óptimo ergonomía. (Fuente [18])
Figura 35. Medidas de la base del banco. (Fuente: Autores).
Teniendo en cuenta la ergonomía de los estudiantes el diseño permite que los pies
no interfieran con el sistema, la pata del medio es necesaria para el soporte
adecuado de las cargas y de los elementos que este soportara. Debido a que el
banco no va a estar expuesto a la intemperie y se encontrará en un ambiente
cerrado, se selecciona la madera como material para la base del banco, dando así
una mejor presentación y seguridad al momento de ser manipulado por los
estudiantes ya que no se dará conductividad con las conexiones eléctricas que
contendrá en su interior. Por otro lado se escogió perfiles de aluminio para el
tablero de trabajo ya que el aluminio es un material con buenas propiedades
mecánicas como lo son los bajos niveles de oxidación, el cual redujera el alto
nivel a la corrosión evitando así tener que recuperar la pieza y evitar estar en el
proceso de pintura constantemente. Siendo también un material que ofrece un
mejor presentación y acabado. En la figura 36 se ilustra los elementos
anteriormente nombrados.
Figura 36.Base banco y perfil aluminio. (Fuente: Autores).
Considerando que se desea aumentar la cantidad de estudiantes por práctica en
el banco, se diseña un banco didáctico con la posibilidad de trabajar en los dos
lados del mismo, permitiendo hacer prácticas múltiples, una por cada lado del
tablero, el diseño del tablero del banco permite que las prácticas sean flexibles, ya
que los elementos se pueden remover y acomodar según sea necesario, El diseño
del banco se puede observar en la figura 37 y con sus partes en la figura 38.
Figura 37.Diseño banco didáctico. (Fuente: Autores).
Figura 38.Diseño banco didáctico con sus componentes. (Fuente: Autores).
El tablero en su parte inferior contiene dos cajas acrílicas que son el panel
eléctrico como se observa en la figura 38, estas permiten la conexión de los relés,
pulsadores, electroválvulas de manera más práctica ya que se extiende por todo el
tablero con sus entradas positivo y negativo respectivamente, una de las cajas de
acrílico contiene solo entradas positivas y negativas, la otra caja contiene en uno
de sus lados el PLC.
Cada caja cuenta con su propia fuente de alimentación las cuales están ubicadas
en la parte interior del banco debajo de los relés, por seguridad y mayor utilización
del espacio. Se decidió hacer una base independiente que contenga el motor y el
compresor que alimentan el aire al banco, para evitar vibraciones en la mesa que
soporta todo el sistema.
8.4.3 Estructura
Para la estructura se muestran las reacciones y fuerzas que se ven implicadas en
ella. Debido a que la mesa soporta el tablero de trabajo, y que soporta más carga
de la mitad del tablero hacia la izquierda ya que el tablero posee más elementos
en este lado como se observa en la figura 39, se realiza un análisis de esfuerzos ,
teniendo en cuenta la cantidad de elementos que este soporta y un peso
aproximado de todos los elementos, la carga resulta de la suma del peso del
banco y sus componentes, agregándole el peso de 4 estudiantes, tomando como
peso promedio 70 Kg en un hipotético caso de que se encuentren apoyados
dando como carga un cuarto de su peso debido a la posición sobre el mueble
ejerciendo una fuerza dichos valores se observan a continuación.
Lado izquierdo del banco
Cantidad de válvulas
Tabla 4. Cantidad de válvulas lado izquierdo. (Fuente: Autores)
Siendo un total de
Además se cuenta con el peso de los cajones que es de aproximadamente 3Kg
A estos 20Kg se le suma el peso de dos estudiantes apoyados en ambos lados del
banco siendo un peso de 35Kg además del peso del tablero de 5Kg, dando como
resultado un peso de 60Kg
Lado derecho
Cantidad de elementos
Tabla 5. Cantidad de elementos lado derecho. (Fuente: Autores)
Siendo un total de
A los 12.8 Kg se le suma el peso de dos estudiantes apoyados en ambos lados del
banco siendo un peso de 35Kg además del peso del tablero de 5 Kg, dando como
resultado un peso de 52.8kg.
Teniendo los valores de los 2 pesos distribuidos para ambos lados de la mesa, se
procede a calcular la fuerza que soporta la mesa y su análisis estático como se
observa a continuación
● Análisis estático
Figura 39. Reacciones de la estructura. (Fuente: Autores).
Para el desarrollo del análisis estático se realiza la división de las fuerzas para
lograr el despeje de las incógnitas, realizando el análisis por separado del tramo
A-B y tramo B-C, realizando la sumatoria de fuerzas y su respectivo despeje.
● Tramo A-B
Se reemplaza B en la sumatoria de Fy
● Tramo B-C
Se reemplaza B en la sumatoria de Fy
Las cargas soportadas en el tramo A-B son las mismas de igual manera que las
cargas en el tramo B-C, debido a que la carga en B está soportando tanto el
resultado en el tramo A-B como en el B-C, se realiza la sumatoria de las cargas en
B.
Realizando la sumatoria de fuerzas y su análisis estático se logra despejar las
incógnitas, dando como resultado que A tiene un valor de 294 N repartidos en sus
dos llantas, el punto B tiene una carga de 552.98N repartidas en sus dos llantas y
el punto C 258.98N repartidos en las dos llantas, como se logra observar en la
figura 40. Debido a la simetría, tanto del mueble como de las cargas, la fuerza se
distribuirá a través de los seis elementos verticales (patas del mueble).
Figura 40. Valor de las cargas en los apoyos del banco. (Fuente: Autores)
Con los diferentes esfuerzos obtenidos anteriormente (figura 40), se sabe que los
apoyos del medio son las que más carga soportan por lo tanto se evaluaran con
esfuerzo, debido a que la carga está repartida por igual se evaluará con 276.49 N
que es lo que soporta un solo apoyo.
ẟ= Ec.4
ẟ=
Teniendo el esfuerzo que soporta la pata más crítica se procede a comparar el
valor con el de tracción y compresión de la madera, donde su valor, según la
calidad de la madera, suele ser de entre 70.000 y 120.000 kg/cm2, en este caso
se utilizó 80000 kg/cm2 lo cual es equivalente a 7845320000 siendo este
valor mayor al valor hallado del esfuerzo máximo que soporta la pata del mueble
de madera. [19]
8.5 Construcción
Esta etapa consta de la construcción del banco, donde a partir del diseño del
mueble y sus respectivos planos se procedió a enviarlos a una persona externa a
la Universidad de Ibagué profesional en carpintería para que realizara su
respectiva fabricación el cual se observa en la figura 41.
Figura 41. Mueble de madera. (Fuente: Autores).
Después de la entrega de la base del madera se procedió a hacer los agujeros
para cada uno de los elementos como el relé, pulsador y temporizador que van en
la mesa de trabajo como se observa en la figura 42, estos cortes se realizaron con
una caladora proporcionada por la Universidad de Ibagué; la tabla con los cortes
ya realizados se observa en la figura 43 y 44.
Figura 42.Plano de la tapa/base. (Fuente: Autores).
Figura 43. Mesa de trabajo. (Fuente: Autores).
Figura 44. Mesa de trabajo finalizada. (Fuente: Autores).
Con la mesa de trabajo finalizada se procedió a la construcción del tablero de
trabajo, el cual está conformado por perfiles en C de aluminio ver (figura 45), los
perfiles que se adquirieron tienen cada uno una medida de 3 metros los cuales
fueron cortados a la medida de 135 cm (medida del mueble de madera) con una
tronzadora, para conformar las dos caras de trabajo del banco, se realizó la unión
de los perfiles en c formando así 7 perfiles que conforman el tablero de trabajo.
Figura 45. Perfil en C del tablero. (Fuente: Autores).
Para crear los soportes del tablero se usaron perfiles rectangulares, siendo estos los perfiles base como se observa en la figura 46, se procedió al corte y pulido de los mismos para su instalación en el banco y posterior a eso la unión con los 7 perfiles en c construidos anteriormente, unidos con ayuda de remaches a los dos perfiles base.
Figura 46. Tablero de trabajo. (Fuente: Autores).
Con el tablero instalado en la mesa, se tomaron las medidas necesarias para crear
el panel eléctrico que está fabricado en acrílico y mdf, compuesto por 2 caras
acrde mdf las cuales contienen las conexiones eléctricas en cacrilico , éste fue
cortado en impresora láser la cual se puede observar en la figura 47
proporcionada por la universidad de Ibagué.
Figura 47. Cortadora laser ubicada en la Universidad de Ibagué. (Fuente: Autores).
Con los cortes obtenidos del acrílico que conforma el panel eléctrico se realizó la instalación de las bananas en el acrílico y su respectiva soldadura. Una de las cajas de acrílico contiene el PLC, teniendo en cuenta esto se realizó las respectivas conexiones para su funcionamiento como se observa en la figura 48, se procedio a instalar ñas aminas de acrílico al mdf el cual le aporta resistencia al panel eléctrico como se observa en la figura 49.
Figura 48. PLC y sus conexiones. (Fuente: Autores)
Figura 49. Panel eléctrico. (Fuente: Autores).
El panel eléctrico está energizado debido a las dos fuentes que están ubicadas
internamente de la mesa de trabajo, una de las fuentes es para el PLC y la otra es
para energizar todas las demás entradas y salidas, como se observa en la figura
50, para que esto fuera posible se realizaron agujeros en la pared interna del
banco para lograr conectar el tablero a las fuentes. El cajón interno del banco
cuenta con un toma corriente al cual van conectadas las fuentes al momento de su
funcionamiento.
Figura 50. Interior mesa de trabajo con las fuentes. (Fuente: Autores).
En el tablero van ubicados los elementos como lo son las válvulas, electroválvulas,
actuadores, finales de carrera, etc. Con el posicionamiento de las piezas y las
válvulas se busca tener la mayor cantidad de componentes necesarios para las
prácticas, evitando la necesidad de remover elementos. Para que esto sea posible
es necesario adaptar estos elementos a piezas de aluminio representadas en la
figura 51, las cuales son mecanizadas en la fresadora para que entren en los
perfiles en C del tablero y se puedan deslizar a través de ellos.
Realizando inicialmente un proceso de corte del perfil macizo de aluminio con las
diferentes medidas de los elementos y su mecanizado en la fresadora,
posteriormente se realizaron los agujeros los cuales permiten la unión de los
elementos con la pieza de aluminio a través de tornillos, en la figura 52 se
observan los diferentes elementos ubicados en el tablero de trabajo.
Figura 51.Perfil y pieza de aluminio (Fuente: Autores).
Figura 52. Tablero de trabajo. (Fuente: Autores).
Para la estructura del motor y el compresor se utilizó un perfil en L de 70.5cm x
83.5cm como se observa en la figura 53, el cual se cortó y soldó por el proceso de
soldadura SMAW (Soldadura por arco eléctrico revestido). Se escogió este
proceso ya que es de los más usados en este tipo de estructura y abarca diversas
técnicas, Donde fue utilizado un electrodo especial (electrodo 6011 o 6013) los
cuales son electrodos para propósitos generales de fabricación de estructuras por
ser una soldadura eficaz y precisa recomendada para juntas, produciendo un arco
eléctrico muy estable dando una mejor apariencia de acabado al cordón.
Figura 53.Plano base compresor. (Fuente: Autores)
Figura 54.Analisis de esfuerzos base del compresor. (Fuente: Autores)
Se realizó el análisis estático en solidworks (figura 54), el cual demuestro que la base va a soportar 25 veces la carga a la que está sometida, la cual es ejercida por el motor compresor y el tanque.
Después del proceso de soldadura se realizó un proceso de pulido para eliminar
imperfecciones que hayan quedado durante el proceso, dándole así un mejor
acabado, donde posteriormente se procedió a pintarlo de color azul para darle el
último acabado estético, seguidamente se procedió al montaje de los elementos
que van sobre la estructura fabricada, la cual soporta (tanque, motor y compresor)
como se observa en la figura 55.
Figura 55. Base finalizada. (Fuente: Autores).
Con el debido montaje del motor, compresor y el tanque se verificó su correcto
funcionamiento, para esto se realizaron las conexiones eléctricas del motor
conectando el presóstato y el interruptor de encendido y pagado en el cable que
energiza el sistema y la respectiva conexión del compresor hacia el tanque para el
almacenamiento del aire; además se realizó la alineación entre la polea del
compresor y del motor con su respectiva la tensión de la correa, esto se evidencia
en la figura 56.
Figura 56. Unidad compresora y conexión eléctrica.
Para el suministro de aire el cual sale del compresor y llega al bloque distribuidor
por medio de una manguera la cual pasa por el interior del banco como se observa
en la figura 57, de esta manera se realizó el cableado con mayor seguridad.
Debido al diseño del mueble la estructura del compresor va situado en la parte
inferior del lado derecho por lo tanto es conveniente realizar dicha conexión por el
interior del cajón evitando tensiones y dobleces en la manguera.
Figura 57. Conexión suministro de aire.
8.6 Condiciones de Seguridad del Banco para su uso
Interacción usuario-producto: En cuanto a la seguridad del banco didáctico
frente a un usuario el banco cuenta con un acabado superficial pulido evitando
puntas peligrosas que puedan afectar al usuario (Estudiante), la colocación de las
diferentes válvulas y dispositivos que van dentro de los perfiles es sencilla y no
cuenta con esquinas peligrosas, además la unidad compresora está ubicada de
manera que no se presenten accidentes al momento de ser manipulado, en cuanto
a los diferentes relés y demás elementos se cuenta con sistemas de botones los
cuales hacen más fácil el proceso y no son riesgosos para el usuario.
Factor ergonómico: Este factor está pensado en la seguridad del usuario evitando posturas que produzcan lesiones además de evitar riesgos durante uso, cuenta con las medidas adecuadas para que cualquier persona logre efectuar las diferentes actividades alrededor del banco.
9. CONCLUSIONES
● Se diseñó un banco didáctico de aprendizaje para que los estudiantes puedan reforzar los conocimientos vistos en clase de la Universidad de Ibagué en la carrera de Ingeniería Mecánica para un mejor reconocimiento de los elementos que se encuentran en la industria y de esta manera poder tener ventajas en el ámbito laboral y profesional.
● Se elaboraron las respectivas guías de trabajo las cuales están conformadas por el título de la práctica, su objetivo, propósito, los elementos requeridos para dicha práctica y el esquema del circuito neumático. Teniendo 10 guías para neumática, 10 guías para electro neumática y 10 para PLC.
● Se seleccionaron los elementos para el banco didáctico teniendo en cuenta las guías prácticas, el mejor proveedor en cuanto a costo, calidad, accesibilidad y tiempo de entrega.
● El banco diseñado cumple con los requerimientos de seguridad y ergonomía, además de ampliar el número de participantes por práctica el cual genera flexibilidad al momento de realizar las prácticas.
● La puesta punto del banco didáctico comprobó el correcto funcionamiento del sistema y sus elementos realizando las pruebas de las guías, corrigiendo cualquier inconveniente surgido en ese momento.
● Se elaboraron los respectivos manuales, uno de estos es el manual de funcionamiento básico donde se explica y expone el método de encendido y de uso correcto del banco didáctico, y de mantenimiento de los diferentes elementos que lo constituyen.
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11. ANEXOS
11.1 MANUALES DE LABORATORIO
11.1.1 Manual de mantenimiento básico de los elementos que componen el
banco didáctico
A continuación se describen las acciones a realizar para un mantenimiento
preventivo de los elementos que componen el banco.
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
Revision de la tension de la
correa, de no estar tensionada
realizar el desmontaje de la rejilla
de seguridad y correr el motor
hasta tener una buena tension
Vaciado de la consdensacion,
Abrir la llave del tanque para
vaciar el agua que se condensa
en el proceso
Hacer el cambio de los
cartuchos de los filtros de aire
Cambio de la correa , si al
momento de realizar la debida
tension la correa sigue
destensionada o presenta
grietas se debe realizar dicho
cambio
Se debe realizar el cambio de
aceite, el utilizado es 20W50
anual
Compresor
MANTENIMIENTO
Semestral
Mensual
Revision del manometro
verificando que este
debidamente calibrado utilizando
un manometro guia para realizar
la comparacion de la lectura de
las presiones
Revision de la valvula de
seguridad , comprobando
haciendo un accionamiento
controlado de la mismo
PERIODO TAREA IMAGEN DISPOSITIVO
MANTENIMIENTO
Verificar el correcto
funcionamiento del
manometro verificando
que la aguja se
encuentre al lado
izquierdo
Cambio de aceite,
cambio de filtros de
aire
Verificar las conexiones
del compresor hacia el
tanque
anual
semestral
semanal
Compresor
PERIODO TAREA IMAGEN DISPOSITIVO
MANTENIMIENTO
Verificar el correcto
funcionamiento del
manometro verificando
que la aguja se
encuentre al lado
izquierdo
Cambio de aceite,
cambio de filtros de
aire
Verificar las conexiones
del compresor hacia el
tanque
anual
semestral
semanal
Compresor
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Bloque distribuidor
de aire
Mensual
Verificar los racores
para que no
queden partes de
manguera adentro
que obstruye la
salida del aire
Semestral
Verificar que al
accionar las
valvulas de paso ,
estas permiten el
adecuado paso del
aire
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
Verificar que no haya fugade aire
en los racores ademas de pedazos
de manguera
MANTENIMIENTO
Unidad de
Mantenimiento
Mensual
Semestral
anual
Revision del manometro
verificando que este debidamente
calibrado utilizando un
manometro guia para realizar la
comparacion de la lectura de las
presiones
Verificar que el regulador de
presion funciona y que su punto
maximo no pase de 6 bares
Se debe purgar el filtro , girando la
parte inferior del mismo para
liberar la condensacion del
proceso
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Verificar los racores
para no presentar
fugas de aire.
Retirar el
silenciador y
limpiarlo, reajustar
los tornillos de la
válvula.
Semestral
Mensual
Válvula neumática
3/2
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Válvula neumática
5/2
Mensual
Verificar los racores
para no presentar
fugas de aire.
Semestral
Retirar el
silenciador y
limpiarlo, reajustar
los tornillos de la
válvula.
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Verificar las salidas
para que no tenga
partes que
obstruyan la salida
del aire
MensualVálvula "Y" y "O"
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Actuador de simple
efecto
Mensual
Verificar los racores
para no presentar
fugas de aire.
Semestral
Limpiar y lubricar el
vastago del
cilindro, reajustar
tornillos de soporte
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
Válvula
pulsante,Temporizador
y Relé de 10 pines.
MensualLimpiar todos los
contactos externos
MANTENIMIENTO
DISPOSITIVO PERIODO TAREA IMAGEN
MANTENIMIENTO
Verificar los racores
para no presentar
fugas de aire.
Retirar el
silenciador y
limpiarlo, reajustar
los tornillos de la
válvula, retirar la
bobina y el
conector de esta y
limpiarla.
Semestral
Mensual
Electro Válvula
neumática 5/2
11.1.2 Manual de uso del Banco Didáctico
IMPORTANTE: Para la realización de cada una de las prácticas en el
banco, el estudiante se debe encontrar bajo la supervisión ya sea del
docente director de la materia o el personal encargado del laboratorio
(laboratorista), para evitar cualquier error durante la práctica que conlleve a
que se produzca un accidente.
Para el encendido del Banco didáctico el primer paso es revisar que todas
las conexiones en el interior estén debidamente realizadas.
En el interior del banco se encuentran la fuente que energiza todo el panel eléctrico para realizar las conexiones de los relés y las electroválvulas las dos fuentes van conectadas a la toma que se encuentra en la esquina de la caja interna.
Se debe revisar que los fusibles que pertenecen a la fuente principal no se encuentren fundidos.
La conexión de la fuente principal consta de dos cables que están conectados directamente a la fuente y van a energizar el tablero eléctrico los cuales van conectados a la caja acrílica a su respectiva banana positiva y negativa a través de los agujeros que tiene la base en su interior
Y el cable que va conectado al tomacorriente, con esto realizado se enciende la fuente de su interruptor on/off
Al momento de requerir el PLC, su fuente se conecta al tomacorriente, de lo
contrario deberá permanecer desconectado.
La fuente del PLC cuenta con dos
cables que se conectan al panel
eléctrico del PLC los cuales se
pueden conectar y desconectar
con facilidad de ambas partes , van
conectados a la caja acrílica a su
respectiva banana positiva y
negativa a través de los agujeros
que tiene la base en su interior
La fuente del PLC es de 24V
El siguiente paso es realizar la conexión del toma corriente ubicado en la
parte interna de la base
Antes de conectar el motor se debe revisar la conexión de la manguera al
bloque de distribución para evitar accidentes teniendo la válvula cerrada.
La conexión del motor cuenta con un interruptor on/off, verificar que ninguno
de los botones este accionado, conectar al tomacorriente , en el momento
de realizar la conexión la clavija cuenta con seguridad se debe girar
después de conectado, se procede al encendido del motor el cual recargara
el tanque con el compresor.
Para el apagado del banco se deberá apagar el motor con el interruptor
on/off, recogiendo el cable y guardándolo en la base.
Al momento de iniciar las prácticas se utilizan las mangueras de 6 mm y se
conectan del bloque de distribución a la válvula que corresponda para dicho
circuito.
Utilizando otra de las mangueras se conecta de la válvula al actuador.
Verificando que la manguera utilizada quede debidamente conectada,
halándola para la comprobación de su conexión.
Se deberá realizar las conexiones entre relés y válvulas con los cables que
se encuentran ubicados en los cajones del banco exclusivos para ese uso
como se muestra en la siguiente imagen.
Al finalizar las prácticas se debe recoger y organizar todos los materiales utilizados
como lo son los diferentes cables que energizan los relés y que dan la continuidad
entre ellos.
11.2 GUÍAS PRÁCTICAS
En el presente módulo se presentan diferentes tipos prácticas que se pueden realizar en el banco didáctico, las cuales se encuentran relacionadas con los temas de neumática, electroneumática y PLC vistos dentro de la asignatura de sistemas hidráulicos y neumáticos del programa de ingeniería mecánica de la universidad de Ibagué.
De esta manera el estudiante pone en práctica el conocimiento teórico aprendido en la asignatura a través de los ejercicios postulados en este módulo, los cuales están divididos en el orden de neumática, electroneumática y PLC.
Cada tema relacionado anteriormente contiene 10 prácticas las cuales comienzan desde el ejercicio más sencillo el cual es el accionamiento de un cilindro de simple efecto, hasta llegar a un ejercicio de mayor complejidad donde contiene una cantidad (n) de actuadores de simple o doble efecto, sensores, finales de carrera, entre otros más elementos que se pueden utilizar en desarrollo del ejercicio.
Para la solución de los ejercicios contemplados en este módulo el estudiante cuenta con diferentes métodos de solución, como lo son método intuitivo, método de cascada y método de paso a paso, los cuales permiten el desarrollo de los ejercicios propuestos en el módulo.
No obstante de ser un sistema de aprendizaje practico y útil, el estudiante podrá profundizar los temas realizando prácticas establecidas en otros documentos.
NEUMÁTICA
Práctica 1: Accionamiento indirecto de un actuador de
simple efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de simple efecto. Propósito.
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de simple efecto por medio de dos pulsadores.
Elementos necesarios para la práctica.
1. Actuador de simple efecto.
2. Una válvula 3/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
4. Unidad de mantenimiento.
5. Bloque distribuidor.
6. Manguera 6mm.
7. Una válvula reguladora de caudal bidireccional.
8. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar La entrada del actuador a la salida (2) de la válvula 3/2,
2. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 3/2 directamente a la fuente de
alimentación.
3. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) del botón pulsador (1).
4. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del botón pulsador (2).
5. Conectar cada una de las entradas (1) de los pulsadores a la fuente de
alimentación.
6. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura.
Circuito Neumático
Práctica 2: Accionamiento indirecto de un actuador de
doble efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto. Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto por medio de dos pulsadores, donde el pulsador
(A) acciona el movimiento de salida del actuador y el pulsador (B) acciona
el movimiento de regreso del actuador.
Elementos necesarios para la práctica.
1. Actuador de doble efecto.
2. Una válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
4. Unidad de mantenimiento.
5. Bloque distribuidor.
6. Manguera 6mm.
7. Una válvula reguladora de caudal bidireccional.
8. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2.
2. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 directamente a la fuente de
alimentación.
3. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) del botón pulsador (1).
4. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del botón pulsador (2).
5. Conectar cada una de las entradas (1) de los pulsadores a la fuente de
alimentación.
6. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura.
Circuito Neumático
Práctica 3: Accionamiento de un actuador de doble efecto
con regulación de las velocidades de entrada y salida.
Objetivos
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto. Conocer cómo realizar las variaciones de velocidad en un actuador de
doble efecto. Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto por medio de dos pulsadores, donde el pulsador
(A) acciona el movimiento de salida del actuador y el pulsador (B) acciona
el movimiento de regreso del actuador, controlando su velocidad de la
salida por medio de las válvulas reguladoras.
Elementos necesarios para la práctica
1. Actuador de doble efecto.
2. Válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
4. Dos reguladores de caudal unidireccionales.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador a las salidas de las válvulas reguladoras de
caudal
2. Conectar Las entradas de las válvulas reguladoras de caudal a las salidas (2) y
(4) de la válvula 5/2
3. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 directamente a la fuente de
alimentación
4. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) del botón pulsador (1).
5. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del botón pulsador (2).
6. Conectar cada una de las entradas (1) de los pulsadores a la fuente de
alimentación.
7. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura
Circuito neumático
Práctica 4: Ciclo semiautomático en función de la
posición de un actuador de doble efecto.
Objetivos
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto. Conocer cómo realizar la salida manual y la entrada automática en un
actuador de doble efecto
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto por medio de un pulsador el cual inicia el ciclo y
realiza el movimiento de salida del actuador, cuando el actuador presiona el
final de carrera (2) realiza su regreso automáticamente.
Elementos necesarios para la práctica
1. Actuador de doble efecto.
2. Válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Una válvula 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
4. Dos válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Compresor.
9. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2
2. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 directamente a la fuente de
alimentación
3. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) del final de carrera FC1.
4. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del final de carrera FC2.
5. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC1 a la salida (2) del pulsador.
6. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC2 a la fuente de alimentación
7. Conectar la entrada (1) del pulsador a la fuente de alimentación
8. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura
Circuito neumático
Práctica 5: Funciones lógicas “Y” y “O” para el ciclo de
un actuador de doble efecto
Objetivos
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto con procesadores de señales.
Conocer la diferencia del funcionamiento de las válvulas “Y” y “O”. Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto por medio de dos pulsadores los cuales inician el
ciclo de dos maneras posibles:
1. El ciclo inicia cuando se accionan los dos pulsadores al tiempo.
2. El ciclo inicia cuando se acciona cualquiera de los dos pulsadores.
Elementos necesarios para la práctica
1. Actuador de doble efecto.
2. Válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Una válvula neumática función “Y”.
4. Una válvula neumática función “O”.
5. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
6. Dos válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2
2. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 directamente a la fuente de
alimentación
3. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) de la válvula (I)
4. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del final de carrera FC2.
5. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC1 a la fuente de alimentación.
6. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC2 a la fuente de alimentación
7. Conectar la entrada (1) de la válvula (I) a la salida (2) de la válvula (O).
8. Conectar la entrada (2) de la válvula (I) a la salida (2) del final de carrera FC1.
9. Conectar la entrada (1) de la válvula (O) a la salida (2) del pulsador (1).
10. Conectar la entrada (2) de la válvula (O) a la salida (2) del pulsador (2)
11. Conectar las entradas (1) de los pulsadores a la fuente de alimentación
12. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura
Circuito neumático
Práctica 6: Ciclo semiautomático de un actuador de doble
efecto con retroceso en función del tiempo y la posición.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto en función del tiempo y con control de la posición externa de salida.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto por medio de un pulsador el cual inicia el ciclo y
realiza el movimiento de salida del actuador, cuando el actuador presiona
el final de carrera (2) espera un tiempo determinado el cual es programado
por el estudiante por medio de un temporizador, cuando cumple el tiempo
el actuador realiza su regreso automáticamente
Elementos necesarios para la práctica
1. Actuador de doble efecto.
2. Válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático.
3. Un temporizador neumático 3/2 NC.
5. Una válvula 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
6. Dos válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2
2. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 directamente a la fuente de
alimentación
3. Conectar pilotaje (1) a la salida (2) del final de carrera FC1
4. Conectar pilotaje (2) a la salida (2) del temporizador neumático.
5. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC1 a la salida (2) del pulsador.
6. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC2 a la fuente de alimentación.
7. Conectar la salida (2) del final de carrera FC2 al pilotaje del temporizador
neumático
8. Conectar la entrada (1) del temporizador neumático a la fuente de alimentación.
9. Conectar la entrada (1) del pulsador a la fuente de alimentación
10. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura
Circuito neumático
Práctica 7: Secuencia de dos actuadores de doble efecto,
método intuitivo.
Objetivo
Realizar el movimiento de varios actuadores de doble efecto por medio del método intuitivo.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un actuador de doble efecto con respecto a la secuencia que debe realizar el sistema, por medio de un pulsador el cual inicia el ciclo y realiza el movimiento de salida de un actuador (A), cuando el actuador(A) presiona su final de carrera (2) el siguiente actuador (B) realiza su movimiento de salida, cuando llega a su final de carrera (2) realiza su regreso automáticamente, posteriormente el actuador (A) realiza su regreso.
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos válvulas 5/2 biestables de accionamiento neumático.
3. Una válvula 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
4. Cuatro válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
5. Dos reguladores de caudal bidireccionales.
6. Unidad de mantenimiento.
7. Bloque distribuidor.
8. Manguera 6mm.
9. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador (1) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2
(A)
2. Conectar Las entradas del actuador (2) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2
(B)
3. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (A) directamente a la fuente de
alimentación
4. Conectar pilotaje (1) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) del final de carrera FC1
5. Conectar pilotaje (2) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) del final de carrera FC3.
6. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (B) directamente a la fuente de
alimentación
7. Conectar pilotaje (1) de la válvula 5/2 (B) a la salida (2) del final de carrera FC2.
8. Conectar pilotaje (2) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) del final de carrera FC4.
9. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC1 a la salida (2) del pulsador.
10. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC2 a la fuente de alimentación.
11. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC3 a la fuente de alimentación.
12. Conectar la entrada (1) del final de carrera FC4 a la fuente de alimentación.
13. Conectar la entrada (1) del pulsador a la fuente de alimentación
14. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente
figura
Circuito neumático
Práctica 8: Secuencia de dos actuadores de doble efecto,
método cascada
Objetivo
Realizar el movimiento de varios actuadores de doble efecto por medio del método cascada.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto mediante el método de cascada, con respecto a
la secuencia que debe realizar el sistema , por medio de un pulsador el
cual inicia el ciclo y realiza el movimiento de salida de un actuador (A),
cuando el actuador(A) presiona su final de carrera (2) el siguiente actuador
(B) realiza su movimiento de salida, cuando llega a su final de carrera (2)
se realiza cambio de grupo y realiza su regreso automáticamente,
posteriormente el actuador (A) realiza su regreso.
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Tres válvulas 5/2 biestables de accionamiento neumático.
3. Tres válvulas neumáticas función “O”.
4. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
5. Cuatro válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
6. Dos reguladores de caudal unidireccionales.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador (1) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (A)
2. Conectar Las entradas del actuador (2) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (B)
3. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (A) directamente a la fuente de
alimentación
4. Conectar pilotaje (1) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) del pulsador (A)
5. Conectar la entrada (1) del pulsador (A) al grupo (1) de alimentación.
6. Conectar pilotaje (2) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) de la válvula (O, A).
7. Conectar la entrada (1) de la válvula (O, A) a la salida (2) del final de carrera (2S1)
8. Conectar la entrada (1) de final de carrera (2S1) al grupo (2) de alimentación.
9. Conectar la entrada (2) de la válvula (O, A) a la entrada (1) de la válvula (O, B).
10. Conectar la entrada (2) de la válvula (O, B) al grupo (2) de alimentación.
11. Conectar la salida (2) de la válvula (O, B) al pilotaje (2) de la válvula 5/2 (B).
12. Conectar el pilotaje de la válvula 5/2 (B) a la salida (2) del final de carrera (1S2).
13. Conectar la entrada (1) del final de carrera (1S2) al grupo (1) de alimentación.
14. Conectar la entrada del final de carrera (1S1) al grupo (2) de alimentación.
15. Conectar la salida (2) del final de carrera (1S1) a la entrada (1) de la válvula (O, C).
16. Conectar la entrada (2) de la válvula (O, C) a la salida (2) del pulsador (B).
17. Conectar la salida (2) de la válvula (O, C) al pilotaje (2) de la válvula (C)
18. Conectar la salida (4) de la válvula (C) al grupo (2) de alimentación.
19. Conectar la salida (2) de la válvula (C) al grupo (1) de alimentación
20. Conectar el pilotaje (1) a la salida (2) del final de carrera (2S2).
21. Conectar la entrada (1) del final de carrera (2S2) al grupo (1) de alimentación.
22. Conectar la entrada (1) del pulsador (B) a la fuente de alimentación.
23. El circuito con las conexiones correspondientes se muestra en la siguiente figura
Circuito neumático
Práctica 9: Secuencia de tres actuadores de doble efecto,
método cascada con reset.
Objetivo
Realizar el movimiento de varios actuadores de doble efecto por medio del método cascada.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto mediante el método de cascada, con respecto a
la secuencia que debe realizar el sistema , por medio de un pulsador el
cual inicia el ciclo y realiza el movimiento de salida de un actuador (A),
cuando el actuador(A) presiona su final de carrera (2) el siguiente actuador
(B) realiza su movimiento de salida, cuando llega a su final de carrera (2)
se realiza cambio de grupo y realiza su regreso automáticamente,
posteriormente el actuador (A) realiza su regreso.
Elementos necesarios para la práctica
1. Tres actuadores de doble efecto.
2. Cuatro válvulas 5/2 biestables de accionamiento neumático.
3. Cuatro válvulas neumáticas función “O”.
4. Dos válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
5. Seis válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
6. Dos reguladores de caudal unidireccionales.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar las entradas del actuador (1) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (A)
2. Conectar las entradas del actuador (2) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (B)
3. Conectar las entradas del actuador (3) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (C)
4. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (A) directamente a la fuente de
alimentación
5. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (B) directamente a la fuente de
alimentación
6. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (C) directamente a la fuente de
alimentación
7. Conectar pilotaje (1) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) de la válvula 3/2 (A)
8. Conectar pilotaje (2) de la válvula 3/2 (A) al pilotaje (1) de la válvula (O,A)
9. Conectar la salida (2) de la válvula (O,A) al pilotaje (2) de la válvula 5/2 (A)
10. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (O,A) a la salida (2) del final de carrera (2S1)
11. Conectar la entrada (1) del final de carrera (2S1) al grupo (2) de alimentación
12. Conectar el pilotaje (1) de la válvula 3/2 (A) a la salida (2) del pulsador (1)
13. Conectar la entrada (1) del pulsador (1) al grupo (1) de alimentación
14. Conectar la salida (2) del pulsador (2) a la línea entre la válvula 3/2 (A) y la válvula
(O,A)
15. Conectar la entrada (1) del pulsador (2) a la fuente de alimentación
16. Conectar la entrada (1) del final de carrera (1S1) al grupo (2) de alimentación
17. Conectar la entrada (1) del final de carrera (1S2) al grupo (1) de alimentación
18. Conectar la entrada (1) del final de carrera (2S1) al grupo (2) de alimentación
19. Conectar la entrada (1) del final de carrera (2S2) al grupo (1) de alimentación
20. Conectar la entrada (1) del final de carrera (3S1) al grupo (2) de alimentación
21. Conectar la entrada (1) del final de carrera (3S2) al grupo (1) de alimentación
22. Conectar la salida (2) del final de carrera (1S1) al pilotaje (1) de la válvula (O,D)
23. Conectar la salida (2) de la válvula (O,D) al pilotaje (2) de la válvula 5/2 (D)
24. Conectar el pilotaje (1) de la válvula 5/2 (D) a la salida (2) del final de carrera (3S2)
25. Conectar la salida (4) de la válvula 5/2 (D) al grupo (2) de alimentación
26. Conectar la salida (2) de la válvula 5/2 (D) al grupo (1) de alimentación
27. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (O,D) a la línea de la válvula (O,B)
28. Conectar el pilotaje (1) de la válvula (O,D) a la línea entra la válvula (O,A) y (O,C)
29. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (O,B) a la salida (2) del final de carrera (3S1)
30. Conectar la salida de la válvula (O,B) al pilotaje (2) de la válvula 5/2 (B)
31. Conectar la salida (2) del final de carrera (2S2) al pilotaje (1) de la válvula 5/2 (C)
32. Conectar el pilotaje (2) de la válvula 5/2 (C) a la salida (2) de la válvula (O,C)
33. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (O,C) al grupo (2) de alimentación
34. Conectar la entrada (1) de la válvula 5/2 (C) a la fuente de alimentación
Circuito neumático
Práctica 10: Secuencia de dos actuadores de doble
efecto, método paso a paso.
Objetivo
Realizar el movimiento de varios actuadores de doble efecto por medio del método paso a paso
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto mediante el método de paso a paso, con
respecto a la secuencia que debe realizar el sistema , por medio de un
pulsador el cual inicia el ciclo y realiza el movimiento de salida de un
actuador (A), a su vez sale el actuador (B) cuando el actuador(B) y el
actuador (A) presionan su final de carrera (2)el actuador (B) realiza su
regreso cuando llega a su final de carrera (1) el actuador (A) comienza su
regreso a su posición inicial.
.
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos válvulas 5/2 biestables de accionamiento neumático.
2. Tres válvulas 3/2 biestables de accionamiento neumático.
3. Cuatro válvulas neumáticas función “Y”.
4. Una válvulas 3/2 de accionamiento manual retorno por resorte NC.
5. Cuatro válvulas 3/2 de accionamiento mecánico por rodillo NC.
6. Dos reguladores de caudal unidireccionales.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
Procedimiento
1. Conectar Las entradas del actuador (1) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (A)
2. Conectar Las entradas del actuador (2) a las salidas (2) y (4) de la válvula 5/2 (B)
3. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (A) directamente a la fuente de
alimentación
4. Conectar la entrada de aire (1) de la válvula 5/2 (B) directamente a la fuente de
alimentación
5. Conectar pilotaje (1) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) del pulsador (A)
6. Conectar la entrada (1) del pulsador (A) al grupo (1) de alimentación.
7. Conectar pilotaje (2) de la válvula 5/2 (A) a la salida (2) de la válvula (I, A).
8. Conectar el pilotaje (2) de la válvula 5/2 (B). Al grupo (2) de alimentación
9. Conectar el pilotaje (1) de la válvula 5/2 (B) a la salida (2) de la válvula (I, B).
10. Conectar el pilotaje (1) de la válvula (I, B) al grupo (1) de alimentación
11. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (I, B) a la salida (2) del final de carrera (A1).
12. Conectar el pilotaje (1) de la válvula (I, A) a la salida (2) del final de carrera (B0).
13. Conectar la entrada (1) de final de carrera (B0) a la fuente de alimentación.
14. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (I, A) al grupo (2) de alimentación.
15. Conectar la entrada (1) del final de carrera (A0) a la fuente de alimentación
16. Conectar la salida (2) del final de carrera (A0) al pilotaje (1) válvula (I, D)
17. Conectar el pilotaje (2) de la válvula (I, D) al grupo (2) de alimentación
18. Conectar la salida (2) de la válvula (I, D) al pilotaje (2) de la válvula 3/2 (C)
19. Conectar el pilotaje (1) de la válvula 3/2 (C) al grupo (1) de alimentación.
20. Conectar la entrada (1) de la válvula 3/2 (C) a la fuente de alimentación
21. Conectar la entrada del final de carrera (A1) a la fuente de alimentación.
22. Conectar la entrada del final de carrera (B1) a la fuente de alimentación.
23. Conectar la salida (2) del final de carrera (B1) al pilotaje (2) de la válvula (I, C)
24. Conectar el pilotaje (1) de la válvula (I, C) al grupo (1) de alimentación
25. Conectar la salida (2) de la válvula (I, C) al pilotaje (1) de la válvula 3/2 (B).
26. Conectar el pilotaje (2) de la válvula 3/2 (B) al grupo 3 de alimentación
27. Conectar la salida (2) de la válvula 3/2 (B) al grupo (2) de alimentación
28. Conectar el pilotaje (1) de la válvula 3/2 (A) al grupo (1) de alimentación
29. Conectar el pilotaje (2) de la válvula 3/2 (A) al grupo (2) de alimentación
30. Conectar la salida (2) de la válvula 3/2 (A) al grupo (1) de alimentación
Circuito neumático
ELECTRONEUMÁTICA
Práctica 1: Circuito electro neumático para el
funcionamiento de un actuador de simple efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de simple efecto. Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de simple efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador el cual
activa una válvula solenoide la cual envía una señal para que el actuador
realice su movimiento de salida y retorne automáticamente
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de simple efecto.
2. Una electroválvula 3/2 biestable.
3. Un pulsador NA.
4. Unidad de mantenimiento.
5. Bloque distribuidor.
6. Manguera 6mm.
7. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
8. Compresor
Circuito Electroneumático
Práctica 2: Circuito electro neumático para el
funcionamiento de un actuador de doble efecto.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y la entrada de un actuador de doble efecto con una electroválvula 5/2 vías con dos bobinas (biestable), activada por pulso momentáneo, con prioridad de la entrada si se pulsan ambos pulsadores a la vez.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador el cual
activa una válvula solenoide la cual envía una señal para que el actuador
realice su movimiento de salida, posteriormente acciona otro pulsador el
cual activa otra solenoide la cual envía una señal para que el actuador
retorne a su posición inicial.
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 biestable.
3. Un pulsador NC.
4. Un pulsador NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
Circuito Electroneumático
Práctica 3: Función lógica “Y” en el funcionamiento de un
actuador de doble efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto con procesadores de señales y electroválvulas.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando dos pulsadores al
tiempo los cuales activa una válvula solenoide la cual envía una señal
para que el actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el
actuador retorne a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Una caja de relé.
4. Dos pulsadores NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
Práctica 4: Función lógica “O” en el funcionamiento de
un actuador de doble efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto con procesadores de señales y electroválvulas.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando cualquiera de los dos
pulsadores para la activación de una válvula solenoide la cual envía una
señal para que el actuador realice su movimiento de salida, posteriormente
el actuador retorne a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Una caja de relé.
4. Dos pulsadores NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electro neumático
Práctica 5: Circuito electro neumático para el ciclo
automático de un actuador de doble efecto.
Objetivo
Conocer cómo efectuar un ciclo continuo con salida y entrada automática del vástago de un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 biestable, al cortar la tensión por el interruptor de mando, el vástago del cilindro se detiene dentro o fuera según la última orden recibida.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para la
activación de una válvula solenoide la cual envía una señal para que el
actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) active la solenoide (2) y retorne
automáticamente a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 biestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
Práctica 6: Aplicación del circuito auto retención en el
ciclo de un actuador de doble efecto.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y entrada automática del vástago de un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 monoestable, activada por impulso momentáneo y entrada automática instantánea mediante un interruptor de posición.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para la
activación de una válvula solenoide la cual envía una señal para que el
actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) retorne automáticamente a su posición
inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA.
5. Un pulsador NC.
6. Una caja de relé.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
12. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
Práctica 7: Aplicación del relé temporizador en el ciclo de
un actuador de doble efecto.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto en función del tiempo y con control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para la
activación de una válvula solenoide la cual envía una señal para que el
actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) active un relé temporizador en tiempo
determinado para posteriormente realice su retorno automáticamente a su
posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA.
5. Un pulsador NC.
6. Un relé temporizador
7. Una caja de relé.
8. Unidad de mantenimiento.
9. Bloque distribuidor.
10. Manguera 6mm.
11. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
12. Compresor.
13. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
Práctica 8: Circuito electro neumático para la secuencia
de dos cilindros de doble efecto, con control de posición
a través de sensores.
Objetivo
Realizar el movimiento de varios actuadores de doble efecto en función del tiempo y con control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, con sensores incluidos en el circuito inicia el
ciclo accionando un pulsador para la activación de una válvula solenoide la
cual envía una señal para que el actuador (A) realice su movimiento de
salida, posteriormente el actuador hace contacto con el final de carrera (2)
active un relé y la válvula solenoide para que el actuador (B) realice su
movimiento de salida, luego al actuador hacer contacto con su final de
carrera (2) el actuador (A) realiza su movimiento de regreso a su posición
inicial, cuando el actuador llega a su final de carrera (1) activa la válvula
solenoide del actuador (B) y realiza su retorno a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 monoestables.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA.
5. Un pulsador NC.
6. Un relé temporizador
7. Dos cajas de relé.
8. Sensor magnético
9. Sensor inductivo
10. Sensor capacitivo
11. Sensor inductivo
12. Unidad de mantenimiento.
13. Bloque distribuidor.
14. Manguera 6mm.
15. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
16. Compresor.
17. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electro neumático
Práctica 9: Circuito electro neumático para la secuencia
de dos cilindros de doble efecto, método cascada.
Objetivo
Realizar el movimiento de dos actuadores de doble efecto control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, mediante el método de cascada inicia el ciclo
accionando un pulsador para la activación de una válvula solenoide la cual
envía una señal para que el actuador (A) realice su movimiento de salida,
posteriormente el actuador hace contacto con el final de carrera (2) active
un relé y la válvula solenoide para que el actuador (A) realice su
movimiento retorno, luego al actuador hacer contacto con su final de
carrera (1) el actuador (B) realiza su movimiento de salida, cuando el
actuador llega a su final de carrera (2) activa la válvula solenoide del
actuador (B) y realiza su retorno a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 biestables.
3. Cuatro finales de carrera electromecánicos.
4. Dos pulsadores NA.
5. Un pulsador NC-NA.
7. Dos cajas de relé.
12. Unidad de mantenimiento.
13. Bloque distribuidor.
14. Manguera 6mm.
15. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
16. Compresor.
17. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
Práctica 10: Circuito electro neumático para la secuencia
de dos cilindros de doble efecto, método paso a paso.
Objetivo
Realizar el movimiento de dos actuadores de doble efecto control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, mediante el método de paso a paso inicia el ciclo
accionando un pulsador para la activación de una válvula solenoide la cual
envía una señal para que el actuador (A) realice su movimiento de salida,
posteriormente el actuador hace contacto con el final de carrera (2) active
un relé y la válvula solenoide para que el actuador (B) realice su
movimiento de salida, luego al actuador hacer contacto con su final de
carrera (2) el actuador (B) realiza su movimiento de regreso a su posición
inicial, cuando el actuador llega a su final de carrera (1) activa la válvula
solenoide del actuador (A) y realiza su retorno a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 biestables.
3. Cuatro finales de carrera electromecánicos.
4. Dos pulsadores NA.
5. Un pulsador NC-NA.
7. Dos cajas de relé.
8. Unidad de mantenimiento.
9. Bloque distribuidor.
10. Manguera 6mm.
11. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
12. Compresor.
13. Fuente de 24 V DC.
Circuito Electroneumático
PLC
El PLC utilizado en la práctica es el Array AF-20MR-D representado en la figura 1 que cuenta con una alimentación de 24V CC, 12 entradas (analógica/digital) y 8 salidas.
Figura 1.Diagrama PLC Array AF-20MR-D. (Fuente: http://www.array.sh/fab20MR-De.htm)
Práctica 1: Lógica programada para realizar un circuito
con un actuador de simple efecto.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y la entrada de un actuador de simple efecto con una electroválvula 3/2 vías (biestable), mediante una señal pulso realizada por un pulsador.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de simple efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para
efectuar su salida y regresa automáticamente a su posición inicial.
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de simple efecto.
2. Una electroválvula 3/2 biestable.
3. Un pulsador NA.
4. Unidad de mantenimiento.
5. Bloque distribuidor.
6. Manguera 6mm.
7. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
8. Compresor
9. Un PLC
10. Fuente de 24 V.DC.
11. Cables de conexión.
Circuito PLC
Práctica 2: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y la entrada de un actuador de doble efecto con una electroválvula 5/2 vías con dos bobinas (biestable), mediante una señal pulso realizada por un pulsador. (pulsador NC, Pulsador NA).
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para
efectuar su salida posteriormente se acciona otro pulsador para su regreso
a la posición inicial.
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 biestable.
3. Un pulsador NC.
4. Un pulsador NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
10. Un PLC.
11. Fuente de 24 V.DC.
12. Cables de conexión.
Circuito PLC
Práctica 3: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto con la
función lógica “Y”
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y la entrada de un actuador de doble efecto con una electroválvula 5/2 vías con dos bobinas (biestable), mediante una señal de pulso realizada por dos pulsadores al mismo tiempo.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando dos pulsadores al
tiempo para efectuar su salida, posteriormente realiza su regreso a la
posición inicial.
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Un PLC.
4. Dos pulsadores NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
11. Cables de conexión.
Circuito PLC.
Práctica 4: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto con la
función lógica “O”.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y la entrada de un actuador de doble efecto con una electroválvula 5/2 vías con dos bobinas (biestable), mediante una señal de pulso realizada por dos pulsadores donde el circuito inicia con cualquiera de los dos pulsadores.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando cualquiera de los dos
pulsadores para que el actuador realice su movimiento de salida,
posteriormente el actuador retorne a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Un PLC.
4. Dos pulsadores NA.
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Compresor.
9. Fuente de 24 V DC.
10. Cables de conexión.
Circuito PLC.
Práctica 5: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto con circuito
de ciclo automático.
Objetivo
Conocer cómo efectuar un ciclo continuo con salida y entrada automática del vástago de un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 biestable, al cortar la tensión por el interruptor de mando, el vástago del cilindro se detiene dentro o fuera según la última orden recibida.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador p para que
el actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador
hace contacto con el final de carrera (2) y retoma automáticamente a su
posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 biestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA – NC (de enclavamiento).
5. Unidad de mantenimiento.
6. Bloque distribuidor.
7. Manguera 6mm.
8. Un PLC.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
11. Cables de conexión.
Circuito PLC.
Práctica 6: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto con circuito
de ciclo automático con auto retención.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y entrada automática del vástago de un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 monoestable, activada por una señal de pulso, con auto retención en el sistema.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para que el
actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) retorne automáticamente a su posición
inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA- NC.
5. Un PLC.
6. Unidad de mantenimiento.
7. Bloque distribuidor.
8. Manguera 6mm.
9. Compresor.
10. Fuente de 24 V DC.
11. Cables de conexión.
Circuito PLC
Práctica 7: Lógica programada para realizar el circuito de
la secuencia de un actuador de doble efecto con
aplicación de un temporizador.
Objetivo
Conocer cómo efectuar la salida y entrada automática del vástago de un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 monoestable y un temporizador en el sistema, activada por una señal de pulso.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando un pulsador para que el
actuador realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) active un relé temporizador en tiempo
determinado para posteriormente realice su retorno automáticamente a su
posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Un actuador de doble efecto.
2. Una electroválvula 5/2 monoestable.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA-NC.
5. Un relé temporizador
6. Un PLC.
7. Unidad de mantenimiento.
8. Bloque distribuidor.
9. Manguera 6mm.
10. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
11. Compresor.
12. Fuente de 24 V DC.
13. Cables de conexión.
Circuito PLC.
Práctica 8: Lógica programada para realizar la secuencia
de dos cilindros de doble efecto, con control de posición
a través de sensores.
Objetivo
Realizar el movimiento de un actuador de doble efecto en función del tiempo y con control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable mediante sensores.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, inicia el ciclo accionando para que el actuador
(A) realice su movimiento de salida, posteriormente el actuador hace
contacto con el final de carrera (2) active un relé para que el actuador (B)
realice su movimiento de salida, luego al actuador hacer contacto con su
final de carrera (2) y el actuador (A) realiza su movimiento de regreso a su
posición inicial, cuando el actuador llega a su final de carrera (1) el
actuador (B) realiza su retorno a su posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 monoestables.
3. Dos finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NA- NC.
5. Sensor magnético
6. Sensor inductivo
7. Sensor capacitivo
8. Sensor inductivo
9. Unidad de mantenimiento.
10. Bloque distribuidor.
11. Manguera 6mm.
12. Compresor.
13. Fuente de 24 V DC.
14. Cables de conexión.
15. Un PLC.
Circuito PLC.
Práctica 9: Lógica programada para realizar para la
secuencia de dos actuadores de doble efecto, método
cascada.
Objetivo
Realizar el movimiento de dos actuadores de doble efecto control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable mediante el modo de cascada.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de
un actuador de doble efecto, mediante el método de cascada inicia el ciclo
accionando un pulsador para que el actuador (A) realice su movimiento de
salida, posteriormente el actuador hace contacto con el final de carrera (2)
y activa un relé para que el actuador (A) realice su movimiento retorno,
luego al actuador hacer contacto con su final de carrera (1) el actuador (B)
realiza su movimiento de salida, cuando el actuador llega a su final de
carrera (2) el actuador (B) realiza su retorno a la posición inicial
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 biestables.
3. Cuatro finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NC-NA.
5. Un PLC.
6. Unidad de mantenimiento.
7. Bloque distribuidor.
8. Manguera 6mm.
9. Cables de conexión.
10. Compresor.
11. Fuente de 24 V DC.
Circuito PLC.
Práctica 10: Lógica programada para realizar para la
secuencia de dos cilindros de doble efecto, método paso
a paso.
Objetivo
Realizar el movimiento de dos actuadores de doble efecto control de la posición externa de salida con una electroválvula 5/2 monoestable mediante el método paso a paso.
Propósito
El estudiante debe realizar el montaje correcto para el accionamiento de un
actuador de doble efecto, mediante el método de paso a paso inicia el ciclo
accionando un pulsador para que el actuador (A) realice su movimiento de
salida, posteriormente el actuador hace contacto con el final de carrera (2)
y active un relé para que el actuador (B) realice su movimiento de salida,
luego al actuador hacer contacto con su final de carrera (2) y el actuador
(B) realiza su movimiento de regreso a su posición inicial, cuando el
actuador llega a su final de carrera (1) el actuador (A) realiza su retorno a
su posición inicial.
Elementos necesarios para la práctica
1. Dos actuadores de doble efecto.
2. Dos electroválvulas 5/2 biestables.
3. Cuatro finales de carrera electromecánicos.
4. Un pulsador NC-NA.
5. Un PLC.
6. Unidad de mantenimiento.
7. Bloque distribuidor.
8. Manguera 6mm.
9. Válvula reguladora de caudal bidireccional.
10. Compresor.
11. Fuente de 24 V DC.
12. Cables de conexión.
Circuito PLC.