Valvulas direccionales 4/3
Medidores de presion
Cilindro actuador neumatico simple efecto
Compresor de aire
Tubos flexibles
Cilindro actuador neumatico doble efecto
UTA
FISEI
CIIPA
NOMBRE: SALAZAR EDISSON
FECHA: 30/07/2014
TEMA
USO DE VALVULAS DIRECCIONALES Y MEDIDORES DE PRESION EN SISTEMAS NEUMATICOS
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Comprender el funcionamiento de las válvulas direccionales seleccionadas al actuar sobre un cilindro además de analizar los medidores de presión de manera que nos permita analizar las diferentes conexiones realizadas con los elementos mencionados mediante la investigación de campo y métodos de experimentación.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Investigar el funcionamiento de los principales elementos a emplear como el de las válvulas direccionales sus formas de accionamiento y sus maneras de retorno con el fin de establecer las diferentes funciones a tener mediante la investigación bibliográfica.
Implementar sistemas neumáticos permitiéndonos relacionarnos con las diferentes conexiones que se podrían formar con los elementos seleccionados con el fin de comprender su funcionamiento de manera de fortalecer los conocimientos mediante métodos de experimentación.
Establecer conclusiones de acuerdo a las respuestas obtenidas durante la práctica identificando los diferentes sistemas a implementarse con el fin de comprender el funcionamiento de cada sistema mediante la investigación de campo.
Elaborar la simulación de los sistemas implementados con el simulador FluidSim de manera que podamos reforzar los conocimientos adquiridos con anterioridad mediante la investigación de campo
RESUMEN
En el presente laboratorio se pretende comprender la función que cumplen las válvulas direccionales el tener en estas los accionamientos y retornos pudiendo tener sus diferencias al ser combinadas con cilindros actuadores, a estos también pudiendo añadirles los medidores de presión para poder observar la presión que se ejerce sobre los actuadores. Con estos parámetros tomaremos decisiones del cambio de válvulas para poder observar diferencias en relación al esquema inicial.
Mediante el desarrollo del laboratorio se conseguirá relacionar el funcionamiento de los sistemas neumáticos a implementarse con el fin de evidenciar el estudio de los sistemas en la práctica además de simularlos en Fluidsim. Estableciendo una mejor comprensión de parte de los alumnos con respecto a los sistemas implementados durante el laboratorio realizado.
PALABRAS CLAVE
Sistema Neumático
Presión
Válvulas direccionales
Cilindro
Medidores de presión
MARCO TEORICO
SISTEMA NEUMATICO
El sistema neumático es similar al hidráulico con una diferencia importante: en lugar de líquido, utiliza gas (generalmente aire). El aire es recogido en un compresor y luego es forzado a través de las líneas a las diferentes herramientas. El aire comprimido acciona pistones y árboles y los obliga a moverse. El sistema neumático a menudo se utiliza para diferentes tipos de herramientas de mano y también para las máquinas que realizan movimientos repetitivos. Un martillo neumático es un buen ejemplo de una herramienta neumática repetitiva.
Los sistemas neumáticos se utilizan en todos los tipos de instalaciones de montaje y fabricación. La fuente de acción neumática repetitiva es ideal para herramientas como taladros, martillos y cinceles. Este sistema también se instala para mover elementos en las líneas de montaje y en las instalaciones de mantenimiento, tales como garajes y hangares de aviones.
MEDIDORES DE PRESION
La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica
El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación seguras. Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación y de seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construcción. Las presiones excesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si no también puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando están implícitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.
Por otro lado, la presión puede llegar a tener efectos directos o indirectos en el valor de las variables del proceso (como la composición de una mezcla en el proceso de destilación). En tales casos, su valor absoluto medio o controlado con precisión de gran importancia ya que afectaría la pureza de los productos poniéndolos fuera de especificación.
La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio directamente con otra fuerza, conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión.
COMPRESOR
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero.
Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento.
Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
CILINDROS ACTUADORES
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados para manejar aparatos mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.
Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación especifica
VALVULAS DIRECCIONALES
Son aquellas que abren y cierran el paso y dirigen el fluido, en un sentido u otro a través de las distintas líneas de conexión.
Válvulas direccionales de dos vías
Estas válvulas permiten el paso de fluido desde la entrada hacia diferentes vías en que deben realizar sus funciones.
Estas válvulas pueden ser normalmente abiertas o cerradas el accionamiento de estas puede hacerse por distintos medios: mecánicos, eléctricos y pilotados.
La válvula de dos vías, es una simple llave de paso que permite que el caudal o la presión, pasen o no a través de ella, su función principal consiste en cierre total del paso del fluido.
METODOLOGIA
En la realización del presente laboratorio se utilizó una investigación de campo pues su desarrollo tuvo lugar en un laboratorio, lo que permitió establecer un conocimiento por parte de los alumnos manejando los elementos indicados, fortaleciendo el manejo del simulador FluidSim y dando soporte a los diseños de esquemas exploratorios, descriptivos y experimentales, estableciendo un control sobre una o más variables.
Para la realización del presenta laboratorio se realizó 3 esquemas de sistemas neumáticos mediante la cual se trató su forma de conexiones y su manera de trabajo de cada uno. En los diferentes esquemas se usó un compresor para emplear aire comprimido y mediante este generar movimiento al vástago del cilindro, teniendo en cuenta las válvulas utilizadas según en la posición que se encuentre, además de verificar las diferencias existentes con los cambios hechos en un sistema.
MATERIALES
ESQUEMAS
Esquema neumatico # 1
Fig. No.1 Esquema neumático con válvula 3/2
En la primera implementación realizada, se da la conexión por una fuente neumática (compresor) a la unidad de mantenimiento, en este se integra una válvula 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle, y finalmente a un cilindro con vástago de simple efecto con retorno por muelle.
Fig. No.2 Su funcionamiento se da con el paso del gas por la unidad de mantenimiento mediante el encendido del compresor, el cual no deja pasar nada al cilindro actuador por el hecho de que la válvula se encuentra en el modo normalmente cerrado Fig. No.2 Su funcionamiento se da con el paso del gas por la unidad de mantenimiento mediante el encendido del compresor, el cual no deja pasar nada al cilindro actuador por el hecho de que la válvula se encuentra en el modo normalmente cerrado
Fig. No.2
Su funcionamiento se da con el paso del gas por la unidad de mantenimiento mediante el encendido del compresor, el cual no deja pasar nada al cilindro actuador por el hecho de que la válvula se encuentra en el modo normalmente cerrado
Fig. No.2
Su funcionamiento se da con el paso del gas por la unidad de mantenimiento mediante el encendido del compresor, el cual no deja pasar nada al cilindro actuador por el hecho de que la válvula se encuentra en el modo normalmente cerrado
Fig. No.3 Su funcionamiento se da mediante el accionamiento manual y la válvula pasa a posición normalmente abierta donde este permite la presión en el sistema y el cilindro queda con el vástago afuera Fig. No.3 Su funcionamiento se da mediante el accionamiento manual y la válvula pasa a posición normalmente abierta donde este permite la presión en el sistema y el cilindro queda con el vástago afuera
Fig. No.3
Su funcionamiento se da mediante el accionamiento manual y la válvula pasa a posición normalmente abierta donde este permite la presión en el sistema y el cilindro queda con el vástago afuera
Fig. No.3
Su funcionamiento se da mediante el accionamiento manual y la válvula pasa a posición normalmente abierta donde este permite la presión en el sistema y el cilindro queda con el vástago afuera
Fig. No.4 Su respuesta se da cuando al dejar de presionar la válvula esta vuelve a su posición inicial mediante su retorno por muelle, en donde el cilindro dará su retorno por muelle y este vuelve a su posición inicial dando paso al fluido y acciona el cilindro que permite la entrada del vástago Fig. No.4 Su respuesta se da cuando al dejar de presionar la válvula esta vuelve a su posición inicial mediante su retorno por muelle, en donde el cilindro dará su retorno por muelle y este vuelve a su posición inicial dando paso al fluido y acciona el cilindro que permite la entrada del vástago
Fig. No.4
Su respuesta se da cuando al dejar de presionar la válvula esta vuelve a su posición inicial mediante su retorno por muelle, en donde el cilindro dará su retorno por muelle y este vuelve a su posición inicial dando paso al fluido y acciona el cilindro que permite la entrada del vástago
Fig. No.4
Su respuesta se da cuando al dejar de presionar la válvula esta vuelve a su posición inicial mediante su retorno por muelle, en donde el cilindro dará su retorno por muelle y este vuelve a su posición inicial dando paso al fluido y acciona el cilindro que permite la entrada del vástago
Esquema neumatico # 2
Fig. No.5 Esquema neumático con válvula 5/2
En la segunda implementación realizada, se da la conexión por una fuente neumática (compresor) a la unidad de mantenimiento, en este se integra una válvula 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle, pero además una válvula 5/2 con accionamiento manual con bloqueo y retorno por muelle y finalmente a un cilindro con vástago de doble efecto.
Fig. No.6 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, por el hecho de que se encuentra en la posicion normalmente cerrada hasta que no accione esta no producirá ningún cambio en el sistema Fig. No.6 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, por el hecho de que se encuentra en la posicion normalmente cerrada hasta que no accione esta no producirá ningún cambio en el sistema
Fig. No.6
Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, por el hecho de que se encuentra en la posicion normalmente cerrada hasta que no accione esta no producirá ningún cambio en el sistema
Fig. No.6
Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, por el hecho de que se encuentra en la posicion normalmente cerrada hasta que no accione esta no producirá ningún cambio en el sistema
Fig. No.7 Su funcionamiento se da al accionar la válvula 3/2 la cual deja pasar el gas pero al pasar por la válvula 5/2 este envía el aire comprimido al cilindro actuador pero este no produce cambios en el cilindro pero produce una presión por el hecho que el aire comprimido ingresa al cilindro en el sentido contrario a la salida del vástago. Fig. No.7 Su funcionamiento se da al accionar la válvula 3/2 la cual deja pasar el gas pero al pasar por la válvula 5/2 este envía el aire comprimido al cilindro actuador pero este no produce cambios en el cilindro pero produce una presión por el hecho que el aire comprimido ingresa al cilindro en el sentido contrario a la salida del vástago.
Fig. No.7
Su funcionamiento se da al accionar la válvula 3/2 la cual deja pasar el gas pero al pasar por la válvula 5/2 este envía el aire comprimido al cilindro actuador pero este no produce cambios en el cilindro pero produce una presión por el hecho que el aire comprimido ingresa al cilindro en el sentido contrario a la salida del vástago.
Fig. No.7
Su funcionamiento se da al accionar la válvula 3/2 la cual deja pasar el gas pero al pasar por la válvula 5/2 este envía el aire comprimido al cilindro actuador pero este no produce cambios en el cilindro pero produce una presión por el hecho que el aire comprimido ingresa al cilindro en el sentido contrario a la salida del vástago.
Fig. No.8 En este caso su funcionamiento empieza al accionar la válvula 5/2 la cual permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro pero con la diferencia que en este caso el ingreso del gas permitirá la salida del vástago del cilindro produciéndose una presión. Fig. No.8 En este caso su funcionamiento empieza al accionar la válvula 5/2 la cual permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro pero con la diferencia que en este caso el ingreso del gas permitirá la salida del vástago del cilindro produciéndose una presión.
Fig. No.8
En este caso su funcionamiento empieza al accionar la válvula 5/2 la cual permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro pero con la diferencia que en este caso el ingreso del gas permitirá la salida del vástago del cilindro produciéndose una presión.
Fig. No.8
En este caso su funcionamiento empieza al accionar la válvula 5/2 la cual permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro pero con la diferencia que en este caso el ingreso del gas permitirá la salida del vástago del cilindro produciéndose una presión.
Fig. No.9 En el caso de regresar la válvula 3/2 a su forma inicial este no permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro actuador ya sea si la válvula 5/2 este en la posición para el paso del gas de 1- 4 o de 1 – 2, la respuesta será la mismaFig. No.9 En el caso de regresar la válvula 3/2 a su forma inicial este no permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro actuador ya sea si la válvula 5/2 este en la posición para el paso del gas de 1- 4 o de 1 – 2, la respuesta será la misma
Fig. No.9
En el caso de regresar la válvula 3/2 a su forma inicial este no permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro actuador ya sea si la válvula 5/2 este en la posición para el paso del gas de 1- 4 o de 1 – 2, la respuesta será la misma
Fig. No.9
En el caso de regresar la válvula 3/2 a su forma inicial este no permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro actuador ya sea si la válvula 5/2 este en la posición para el paso del gas de 1- 4 o de 1 – 2, la respuesta será la misma
Esquema neumatico # 3
Fig. No.10 Esquema neumático con dos válvula 3/2
En esta tercera implementación realizada, se da la conexión por una fuente neumática (compresor), en esta se integra dos válvulas 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle, y finalmente a un cilindro con vástago de simple efecto.
Fig. No.11 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, y no produce ningún cambio en el sistema Fig. No.11 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, y no produce ningún cambio en el sistema
Fig. No.11
Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, y no produce ningún cambio en el sistema
Fig. No.11
Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso de este, y no produce ningún cambio en el sistema
Fig. No.12En este caso se acciona la válvula 3/2 para permitir el paso del aire, pero esta no produce cambios en el cilindro actuador ya que la otra válvula implementada no permite el paso y además al dejar de presionar la primera válvula esta regresa a su posición inicial por su retorno por muelle. Fig. No.12En este caso se acciona la válvula 3/2 para permitir el paso del aire, pero esta no produce cambios en el cilindro actuador ya que la otra válvula implementada no permite el paso y además al dejar de presionar la primera válvula esta regresa a su posición inicial por su retorno por muelle.
Fig. No.12
En este caso se acciona la válvula 3/2 para permitir el paso del aire, pero esta no produce cambios en el cilindro actuador ya que la otra válvula implementada no permite el paso y además al dejar de presionar la primera válvula esta regresa a su posición inicial por su retorno por muelle.
Fig. No.12
En este caso se acciona la válvula 3/2 para permitir el paso del aire, pero esta no produce cambios en el cilindro actuador ya que la otra válvula implementada no permite el paso y además al dejar de presionar la primera válvula esta regresa a su posición inicial por su retorno por muelle.
Fig. No.13Para que en el cilindro actuador pueda haber un cambio se deberá accionar las dos válvulas implementadas 3/2 a la vez, en caso contrario no habrá de que el vástago del cilindro pueda salir. Fig. No.13Para que en el cilindro actuador pueda haber un cambio se deberá accionar las dos válvulas implementadas 3/2 a la vez, en caso contrario no habrá de que el vástago del cilindro pueda salir.
Fig. No.13
Para que en el cilindro actuador pueda haber un cambio se deberá accionar las dos válvulas implementadas 3/2 a la vez, en caso contrario no habrá de que el vástago del cilindro pueda salir.
Fig. No.13
Para que en el cilindro actuador pueda haber un cambio se deberá accionar las dos válvulas implementadas 3/2 a la vez, en caso contrario no habrá de que el vástago del cilindro pueda salir.
Fig. No.14 Si se deja de accionar cualquiera de las dos válvulas no permitirán el paso del aire comprimida y no podrá haber cambios en el cilindro actuadorFig. No.14 Si se deja de accionar cualquiera de las dos válvulas no permitirán el paso del aire comprimida y no podrá haber cambios en el cilindro actuador
Fig. No.14
Si se deja de accionar cualquiera de las dos válvulas no permitirán el paso del aire comprimida y no podrá haber cambios en el cilindro actuador
Fig. No.14
Si se deja de accionar cualquiera de las dos válvulas no permitirán el paso del aire comprimida y no podrá haber cambios en el cilindro actuador
RESULTADOS
Mediante la práctica realizada se pudo conocer más a fondo del uso que se les da a las válvulas direccionales las cuales nos pueden dar un ambiente seguro al momento de realizar un trabajo. Por ellos es que se puede implementar dos válvulas que activen al mismo cilindro para que cuando un operario pueda trabajar en un sistema en este no ocurran accidentes al accionar solo la una válvula de modo que con esto podamos tener un ambiente seguro de trabajo y mantener la integridad física de la persona.
Es importante tener un conocimiento sobre los implementos a utilizarse en la realización de cualquier sistema ya que debemos seleccionar de manera adecuada las válvulas a utilizarse además de tener en cuenta su accionamiento y su retorno según sea el caso. Teniendo en cuenta de que si elegimos alguna válvula incorrecta en esta no nos puede dar el mismo beneficio de los cuales esperamos del sistema o de igual formas nos pueden sobrar vías de alimentación en donde esta selección seria innecesaria ya que en estos sistemas se trata de optimizar los recursos de la manera más correcta.
Los sistemas neumáticos se suelen aprovechar para realizar una automatización en una industria en las que requieren sistemas que utilicen un gas (aire comprimido) los cuales nos podrán ayudar a manejar de mejor manera el funcionamiento de máquinas para realizar el trabajo de manera más fácil. De manera que debemos tener un alto conocimiento sobre el uso de implementos neumáticos como pueden ser las válvulas direccionales las cuales nos pueden ayudar a crear una seguridad en algún sistema y de la misma forma debemos aprender a seleccionar el mejor elemento para tener la mejor respuesta al sistema que realicemos y sacarle el mejor provecho a estos sistemas.
CONCLUSIONES
En el presente trabajo se ha logrado establecer las definiciones correspondientes con los elementos utilizados en los esquemas realizados logrando establecer una mejor comprensión al actuar con el aire comprimido, lo que a su vez nos permite tener de manera más clara el funcionamiento de las válvulas direccionales, cilindros actuadores, medidores de presión, entre otros. Teniendo en cuenta sus conexiones correcta y sus usos dentro de dichos sistemas.
Mediante la realización de la práctica en el laboratorio hemos podido implementar tres diferentes sistemas los cuales tienen su respectiva función dentro de lo implementado, teniendo en cuenta un mejor entendimiento por parte de los alumnos y realizando las mejores decisiones al realizar la implementación y obteniendo la mejor respuesta de los sistemas realizados.
Durante la práctica realizada se logró establecer varios sistemas neumáticos respectivamente logrando comprender de mejor manera el uso primordial de las válvulas direccionales las cuales por su correcta elección nos podrán simplificar algún sistema futuro a implementar o de igual forma logrando crear un ambiente de seguridad al realizar dichas prácticas.
Para tener una mejor comprensión de los sistemas implementados se ha logrado simularlos en FluidSim, el cual nos ha dejado más claro el funcionamiento de cada sistema además de fortalecer nuestros conocimientos, pudiendo tener en cuenta el uso de las válvulas utilizadas las cuales nos podrán servir en una futura práctica.
BIBLIOGRAFIA
Beltrán Alexander "Actuadores neumáticos e hidráulicos", 23 10 2010. [Online] Disponible en:http://ramaucsa.wordpress.com/2010/11/23/conceptos-neumatica-y-leyes principales-nivel-inicial/ [Accessed: 06 07 2014].
Córdova Roberto "Válvulas Direccionales", 09 09 2007 [Online] Disponible en: http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CGAQFjAM&url=http%3A%2F%2Fwww.uca.edu.sv%2Ffacultad%2Fclases%2Fing%2Fm200020%2Fdoc6.doc&ei=B9O6U7F_icyxBKPHgfAL&usg=AFQjCNFmEL0andhkEmwN4-qA99yIHgA5Qw&bvm=bv.70138588,d.aWw&cad=rja [Accessed: 06 07 2014].
ANEXOS
Fig. No. 15 Compresor
Fig. No. 16 Cilindro actuador neumático
Fig. No. 17 Válvula de pilotaje
Fig. No. 18 Implementación sistema neumático 1
Fig. No. 19 Cilindro actuador doble efecto
Fig. No. 20 Medidor de presión
Fig. No. 21 Válvula direccional 5/2
Fig. No. 22 Implementación sistema neumático 2
Valvulas direccionales 4/3
Medidores de presion
Cilindro actuador neumatico simple efecto
Cilindro actuador neumatico doble efecto
Compresor de aire
Tubos flexibles
