Lab 3 - Neumática

LABORATORIO N° 3 “FUNCIONES

LÓGICAS Y MANDO COMBINATORIO” CARRERA:

Tecnología Mecánica Eléctrica

CICLO: VI

SECCIÓN: “D”

DOCENTE: Aguilar Narváez, Carlos

CURSO: Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

ALUMNOS: Azabache Ortiz, Josue Josue

Paz Abanto, Christofer

FECHA DE REALIZACIÓN: 19/06/2016

FECHA DE ENTREGA: 03/07/2016

Curso: Hidráulica y Neumática Laboratorio 3: Funciones lógicas y mando combinatorio.

2017 – I ÍNDICE PLAN DE INVESTIGACIÓN

Pag: 3

TÉCNICA HEURÍSTIC UVE DE GOWIN

Pag: 5

MARCO TEÓRICO

Pag: 6

COMPONENTES A UTILIZAR EN EL SISTEMA NEUMÁTICO

Pag: 7-10

PROCEDIMIENTO

Pag: 11-23

APLICACIONES APLICACIONES INDUSTRIALES INDUSTRIALES

Pag: 24

CONCLUSIONES

Pag: 25

RECOMENDACIONES

Pag: 26

CUESTIONARIO

Pag: 27-28

ANEXOS

Pag: 29-31

2


PLAN DE INVESTIGACIÓN IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS 

Falta de seguridad en el accionamiento neumático de una cizalla.



Falta del sistema de mando eléctrico para un circuito neumático que es accionado mediante electroválvulas electroválvulas (Electro neumático).

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 

¿Cuáles son los componentes neumáticos que deberíamos seleccionar para garantizar la seguridad del operador en el accionamiento de una cizalla?



¿Por qué es importante controlar el accionamiento de una cizalla?



¿Cuál es la importancia de implementar un circuito de mando eléctrico para el control de electroválvulas en un sistema de accionamiento neumático?

PLANTEAR LOS OBJETIVOS 

OBJETIVO GENERAL: 1. Investigar y analizar porque es importante controlar el accionamiento neumático de una cizalla e implementación de un circuito de mando eléctrico para el control de electroválvulas.



OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Conocer e interpretar el principio de funcionamiento funcionam iento de una válvula selectora selector a de circuito y una válvula de simultaneidad. 2. Conocer la importancia que tiene la válvula selectora de circuito y la de simultaneidad en el accionamiento neumático de una cizalla. 3. Implementar el circuito de mando eléctrico para el accionamiento de electroválvulas electroválvulas en un sistema neumático. 4. Realizar el diagrama desplazamiento – fase – fase para los sistemas neumáticos. 5. Investigar Investig ar en que otra aplicación industrial se podría utilizar un accionamiento neumático mediante un control por válvula selectora de circuito y la de simultaneidad.

3


1. TECNICA HEURÍSTICA UVE DE GOWIN a) Laboratorio N°3: SEGURIDAD EN EL ACCIONAMIENTO DE UNA CIZALLA Y CONTROL ELÉCTRICO DE ELECTROVÁLVULAS c) Propósito: Conocer el principio de funcionamiento de una válvula selectora de

circuito, una válvula de simultaneidad y el circuito de ma ndo eléctrico a través de la investigación teórica y análisis en software para garantizar el control y seguridad en la operación de u na cizalla y un sistema electro neumático.

d) Preguntas Centrales:

e) Teoría: Elaborar un mapa conceptual.

j) Registro de resultados: Registre las características:

1. ¿Cuáles son los componentes neumáticos que deberíamos seleccionar para garantizar la seguridad del operador en el accionamiento de una cizalla? 2. ¿Por qué es importante controlar el accionamiento de una cizalla? 3. ¿Cuál es la importancia de implementar un circuito de mando eléctrico para el control de electroválvulas en un sistema de accionamiento neumático?

A)

B)

k) Transformación del conocimiento: B) Punto De Enfoque: Accionamiento neumático de una cizalla con una válvula selectora de circuito y la de simultaneidad. Control eléctrico de válvulas accionadas por solenoide.

f) Conceptos: Defina. 

A)

Cizalla industrial: Máquina herramienta que posee una cuchilla que hace cortes verticales al ejercer presión sobre paquetes de láminas de distintos materiales.



g) Hipótesis: 



En una cizalla las válvulas que garantizan seguridad en su accionamiento son la válvula selectora de circuito y la de simultaneidad porque no te permiten accionar la cizalla si no se pulsan dos válvulas a la vez.  Es muy importante controlar el accionamiento de una cizalla ya que es una máquina muy peligrosa de manipular lo cual esto disminuirá con el sistema neumático a implementarse.  Un sistema de mando eléctrico te garantiza un mejor control del accionamiento de las electroválvulas y puede ser de manera local o aislada.

h) Materiales: Defina las especificaciones técnicas de lo utilizado COMP.

DESCRIPCIÓN

Cilindro de

|Presión de funcionamiento de 1.2 a 10 bar|

simple efecto

|Temperatura de trabajo -20 a 80 °C| |Clase 2

con muelle

a la resistencia de la corrosión|

Válvula con

|Presión de funcionamiento: 0.2 … 8

muelle de 3/2

Bar||Temperatura ambiente: - 5 … + 60

vías

°C||Caudal nominal: 100 l/min|

Válvula selectora

Válvula de simultaneidad

SÍMBOLO

i)Procedimiento: Elaborar el procedimiento correspondiente a cada actividad. (según modelo). 1. Diseño del circuito neumático.

una conexión 2|

en base a que el aire comprimido entra en ambas conexiones 1 y sale por la conexión 2





2. Puesta en marcha.

n) Implementos de seguridad: 



|Es conmutada basándose en que el aire

4

La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad te garantizan seguridad y confiabilidad en la operación y trabajo de una cizalla ya que no permiten su accionamiento directo, sino mediante el accionamiento de dos pulsadores a la vez. La implementación de un sistema de mando eléctrico para el control de electroválvulas es indispensable en un sistema electro neumático porque te permite controlar mucho mejor el trabajo que se requiere en un sistema que trabaja con aire comprimido y sobre todo el control puede ser aislado o local.

m) Conclusiones: (Basado en su análisis enuncie 4 conclusiones)

IMAGEN

comprimido entra en la conexión 1 y sale por

|La segunda válvula de presión se conmuta

B)

l) Afirmación del conocimiento:

La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad cumplen una función en específico que es la de controlar un cilindro de simple e fecto con muelle mediante dos válvulas monoestables que te permitirán la seguridad y la confiabilidad en el accionamiento de este actuador. La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad disminuye las probabilidades de que ocurra un accidente grave en una cizalla ya que esta máquina es muy peligrosa de maniobrar por ello es indispensable que en el circuito neumático de la cizalla contenga la válvulas mencionadas ya que su principio de funcionamiento no te permite accionar la cizalla sino es mediante el accionamiento de dos válvulas a la vez. Se implementó el circuito de mando eléctrico en un sistema neumático accionado por electroválvulas para mejorar el control del trabajo que realiza dicho sistema y poder manipularlo localmente o a una distancia considerable. La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad mayormente son utilizadas en máquinas que requieran controlar el accionamiento por gravedad ya que su principio de funcionamiento de estas máquinas son muy peligrosas por ello se requiere un drástico control en ello.

Integrantes AZABACHE ORTIZ, JOSUE

Docente

Ciclo Grupo

Carlos Aguilar

VI – “D”

Carrera Profesional Tecnología Mecánica


2. MARCO TEÓRICO

5


3. COMPONENTES A UTILIZAR EN EL SISTEMA NEUMÁTICO EQUIPO

DESCRIPCI N

MARCA

Cilindro de

El vástago de pistón de un cilindro de simple efecto

Festo

simple

es accionado por la entrada de aire comprimido en

efecto con

la posición final delantera. Cuando se apaga el aire

muelle

comprimido, el pistón vuelve a su posición inicial por medio de un resorte de retorno.

Cilindro de

El vástago de pistón de un cilindro de doble efecto

doble

es accionado por la entrada recíproca de aire

efecto

comprimido en la parte delantera y trasera del

Festo

cilindro. La amortiguación de la posición final es ajustable mediante dos tornillos regulares.

Válvula

La válvula selectora es conmutada basándose en

selectora

que el aire comprimido entra en la conexión de

Festo

entrada 1 y sale por una conexión de salida 2.

Válvula de

La segunda válvula de presión se conmuta en base

simultanei

a que el aire comprimido entra en ambas

dad

conexiones de entrada 1 y sale por una conexión

Festo

de salida 2.

6

S MBOLO

IM GEN

SECCIONADO


EQUIPO

DESCRIPCI N

MARCA

Válvula de

La válvula de palanca del rodillo se acciona

Festo

rodillo

presionando sobre la palanca, por ejemplo

escamotea

mediante el uso de una leva de conmutación del

ble de 3/2

cilindro.

vías Electroválv

La electroválvula se controla aplicando una señal

ula de 5/2

de voltaje en la bobina de solenoide y permanece

vías

en esta posición de funcionamiento incluso cuando

Festo

se corta la señal.

Electroválv

La electroválvula se controla aplicando una señal

ula de 5/2

de voltaje en la bobina de solenoide y retorna a su

vías con

posición inicial mediante un resorte.

Festo

muelle Válvula

La válvula neumática se controla aplicando

pilotada de

presiones piloto recíprocas en la conexión 14 y la

5/2 vías

conexión 12. La posición de funcionamiento de la

Festo

válvula permanece hasta que la válvula recibe una señal opuesta.

7

S MBOLO

IM GEN

SECCIONADO


EQUIPO

DESCRIPCI N

MARCA

Válvula

La válvula de control de flujo unidireccional está

Festo

estrangula

compuesta por una válvula de estrangulación y una

dora con

válvula de retención la cual impide que el flujo pase

retención

en una determinada dirección. La sección

S MBOLO

IM GEN

SECCIONADO

transversal del acelerador es ajustable mediante un tornillo normal.

Válvula

Permitir la circulación de aire hasta un cilindro de

mecánica

simple efecto, así como su evacuación cuando deja

de 3/2 vías

de estar activado.

Unidad de

La unidad de servicio está compuesta por un filtro

mantenimi

de aire comprimido con separador de agua y una

ento

válvula de control de presión.

Pulsadores

Equipo eléctrico que engloba a un conjunto de

Festo

Festo

Festo

pulsadores luminosos para cualquier aplicación

8

-

-


EQUIPO

DESCRIPCI N

MARCA

S MBOLO

IM GEN

SECCIONADO

Caja de

Equipo eléctrico que engloba a un conjuntos de

Festo

-

-

contactos

relés luminosos para su debido uso en cualquier

-

-

-

aplicación

Fuente de

Equipo electrónico capaz de convertir la corriente

alimentaci

alterna en continua, suministrando 24 voltios al

ón

sistema eléctrico.

Tabla 1 - Componentes a utilizar.

9


4. PROCEDIMIENTO ACTIVIDAD

TAREAS A REALIZAR

Diseño del circuito neumático

1. Diseño del circuito neumático en FluidSim para conocer el principio de funcionamiento de una válvula selectora de circuito y la de simultaneidad.

Fi g ura 1 - Válvula s electora de circuito.

Fig ura 2 - Válvula de simultaneidad.

10


Puesta en marcha de los circuitos

2. Accionamos el circuito neumático N° 1 pulsado cualquiera de las dos válvulas e interpretamos el funcionamiento de la válvula selectora de circuito. Ingreso de fluido Este principio se puede realizar pulsando también la otra válvula

Cambio de posición

Pulsamos

Fig ura 3 - Pues ta en marcha con válvula s electora.

3. Accionamos las dos válvulas en simultáneo para poner en marcha

el

circuito

neumático

N°

2

e

interpretamos

funcionamiento de la válvula de simultaneidad.

Fig ura 4 - Pues ta en marcha con válvula de si multaneidad.

11

el


Desarrollo de problemas

4. Problema 1: 4.1.

Se pide que al pulsar una válvula de 3/2 vías, un cilindro de simple efecto salga y se quede con el vástago extendido, hasta que se pulse una segunda válvula 3/2 vías. Se tiene además del cilindro y las dos válvulas, una válvula

selectora

de

circuitos

y

una

válvula

simultaneidad.

Fi g ura 5 - Circuito del problema 1.

Ingreso de fluido

Vástago fijo

Cambio de posición las válvulas Pulsamos

Fi g ura 6 - Pues ta en marcha del si s tema.

12

de


Retorno de fluido

Cambio de posición de válvula

Pulsamos

Fi g ura 7 - Pos ición ini cial del si s tema.

5. Problema 2: Mando eléctrico con válvula monoestable. 5.1.

Diseñar el circuito de mando eléctrico para controlar un cilindro de doble efecto, con una válvula de 5/2 vías monoestable accionada por solenoide y retorno por muelle.

5.2.

Diseñamos el circuito en FluidSim para interpretar su funcionamiento.

Circuito neumático

Circuito de mando

Fig ura 8 - C ir cui to electro neumático del problema 2.

13


Ingreso de fluido

Retorno de fluido

Cambio de posición

Solenoide energizado

Fi g ura 9 - Pues ta en marcha del sis tema.

Retorno de fluido

Pulsamos

Ingreso de fluido

Cambio de posición

Solenoide des energizado

Fi g ura 10 - Pos ici ón inicial del si s tema.

14


5.3.

Implementamos el circuito en un módulo de neumática para interpretar el funcionamiento en tiempo real.

5.3.1. Seleccionamos todos los componentes a utilizar en el circuito.

COMPONENTE

CANTIDAD

Unidad de mantenimiento

01

Cilindro de simple efecto con retorno por muelle

01

Válvula estranguladora

02

Electroválvula de 4 vías y 2 posiciones

01

Fuente de alimentación

01

Pulsadores

01

Juego de relés

01

Cables eléctricos

n

Tubería

n

Tabla 2 - Lis ta de componentes a utilizar. 5.3.2. Antes de iniciar la marcha del circuito verificar que la presión en la unidad de mantenimiento principal esta hasta 6 bar.

Fig ura 11 - Unidad de mantenimiento.

15


5.3.3. Conectar las tuberías y los cables eléctricos del sistema electro neumático, estas conexiones deben estar correctamente implementados para evitar cualquier tipo de fallas en el sistema.

Fi g ura 12 - Circuito implementado.

5.3.4. Accionamos el pulsador 1 para poner en marcha el circuito, observamos que el pistón sale a una determinada presión y velocidad, retornando a su posición inicial con la ayuda de su muelle interno.

S1

Fi g ura 13 - Puesta en marcha.

16


Fi g ura 14 - Pi s tón accionado.

Fi g ura 15 - Pis tón en retorno.

6. Problema 3: Mando eléctrico con válvula biestable. 6.1.

Diseñar el circuito de mando eléctrico para controlar un cilindro de doble efecto con una válvula de 5/2 vías biestable accionada por solenoide.

Fig ura 16 – C ir cui to electro neumátic o del problema 3.

17


Ingreso de fluido

Pulsamos

Cambio de posición Solenoide energizado

Fig ura 17 - Pues ta en marcha del sis tema.

Pulsamos

Fi g ura 18 - S is tema en alto.

18


Retorno de fluido

Pulsamos

Cambio de posición Solenoide energizado

Fi g ura 19 - Pos ici ón inicial del si s tema.

19


5. APLICACIONES INDUSTRIALES DE UN SISTEMA NEUMÁTICO CON VÁLVULA SELECTORIA DE CIRCUITO Y DE SIMULTANEIDAD APLICACIÓN IMAGEN

OBSERVACIÓN

Este tipo circuito neumático es aplicado en sistemas de seguridad de prensas para evitar el atrapamiento o corte de dedos y/o manos del operario en la bajada de la prensa, exige que ambas manos se encuentren pulsando los botones convenientes situados a una distancia suficiente como para que no se encuentren en la trayectoria del punzón.

CIZALLA

PRENSA

20


6. CONCLUSIONES 

La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad cumplen una función en específico que es la de controlar un cilindro de simple efecto con muelle mediante dos válvulas monoestables que te permitirán la seguridad y la confiabilidad en el accionamiento de este actuador.



La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad disminuye las probabilidades de que ocurra un accidente grave en una cizalla ya que esta máquina es muy peligrosa de maniobrar por ello es indispensable que en el circuito neumático de la cizalla contenga la válvulas mencionadas ya que su principio de funcionamiento no te permite accionar la cizalla sino es mediante el accionamiento de dos válvulas a la vez.



Se implementó el circuito de mando eléctrico en un sistema neumático accionado por electroválvulas para mejorar el control del trabajo que realiza dicho sistema y poder manipularlo localmente o a una distancia considerable.



La válvula selectora de circuito y la de simultaneidad mayormente son utilizadas en máquinas que requieran controlar el accionamiento por gravedad ya que su principio de funcionamiento de estas máquinas son muy peligrosas por ello se requiere un drástico control en ello.

21


7. RECOMENDACIONES 

Para la implementación de estos sistemas neumáticos y electro neumático es necesario tener en cuenta las siguientes recomendaciones.

Seleccionar adecuadamente los componentes a utilizar en los circuitos.

Ajustar correctamente los racores para evitar fugas de aire. Diseñar adecuadamente los sistemas de mando eléctrico. Distribuir correctamente tus componentes en el área de trabajo. Ajustar o regular correctamente la presión de trabajo. Utilizar en todo momento tus lentes de seguridad.

22


8. CUESTIONARIO 

Diseñar el circuito en FluidSim para interpretar su funcionamiento y detectar fallas.

12

11

10

9

8

7

5

6

3

1

4

2 13

Fig ura 20 - S is tema neumático con válvula de rodillo esc amoteable.



Implementar el circuito neumático en un módulo de neumática para interpretar su funcionamiento en tiempo real, tener en cuenta que las tuberías deben estar correctamente colocadas para evitar fugas de aire comprimido y golpes por las mangueras.

23


Fi g ura 21 - C ir cuito neumático implementado.



Presionar el pulsador uno y a la vez el pulsador dos para accionar el sistema y observar la salida del pistón.

S2

S1

Fi g ura 22 - Acci onamiento del si s tema.

24

Curso: Hidráulica y Neumática Laboratorio 3: Funciones lógicas y mando combinatorio. 

El pistón al chocar con la válvula escamoteable, seguidamente este retornará a su estado inicial.

Fi g ura 23 - R etorno del pis tón.

1. Dado el siguiente circuito, completar: 1.1.

Complete los nombres de todos los elementos utilizados en el circuito anterior. N°

NOMBRE

1, 2, 3

Válvula mecánica con muelle de 3/2 vías

4

Válvula de rodillo escamoteable de 3/2 vías

5

Válvula selectora de circuito

6

Válvula de simultaneidad

7, 8

Válvula de estrangulamiento

9

Válvula pilotada de 5/2 vías

10, 11

Manómetros

12

Cilindro de doble efecto

13

Alimentación neumática

Tabla 3 - Identificación de componentes .

25


1.2.

¿Qué valor marcaría los manómetros M1 y M2 cuando el vástago del cilindro está saliendo? ¿Por qué? Valores reales. M1: 5 Bar. M2: 3.5 Bar.

Valores en el software FluidSim.

M1

M2

Fi g ura 24 - Pres ión de trabajo en el cilindro. Porque para poder accionar al pistón la presión del flujo de entrada M1 debe ser mayor que la presión del flujo que retorna M2 para poder generar ese cambio en el cilindro y viceversa.

1.3.

¿Con que elemento neumático se controla la velocidad del cilindro 1.0 al salir y con el cual retornar? Con las válvulas estranguladoras, ya que esos componentes te permiten la circulación lenta del fluido en el sistema al regular la apertura de su área de paso del fluido.

1.4.

¿Qué sucede en el mando si se mantiene accionadas las válvulas 1 y 2? ¿Por qué? No permite el retorno del pistón a su posición inicial, porque la presión generada en la válvula pilotada en posición 1.4 es mayor que la presión generada en la posición 1.2.

1.5.

¿Se puede accionar la válvula pilotada con una presión de mando de 0.8 bar? ¿Por qué? Según la simulación en FluidSim no se puede porque no vence la presión de la válvula pilotada en la posición 1.2.

26


1.6.

¿Cómo se comportaría el sistema, si se obtura por suciedad el escape R de la válvula pilotada? Según la simulación si se llega a obturar el escape R no permitiría mover toda la carrera del pistón.

Fig ura 25 - Obturación del es cape R de la válvula pilotada.

1.7.

Graficar el diagrama desplazamiento – fase del sistema.

27


9. ANEXO

CILINDRO ESNU DE SIMPLE EFECTO PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Dispositivo mecánico de simple efecto que se acciona mediante un gas comprimido (típicamente aire) para permitir la partida y el retorno del cilindro se realiza mediante un resorte.

PARTES

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

28


VÁLVULA ESTRANGULADORA CON RETENCIÓN PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Se encarga de permitir el paso del aire cuando circula del 2 a 1. Mientras estrangula el aire del 1 a 2 se utiliza para que los cilindros realicen su movimiento más lento.

29

Lab 3 - Neumática

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