Practica no. 1
Cruz Camarillo Eliuth
DISEÑO DE
10/feb/2014
CONJUNTOS laboratorio
17/feb/2014
OBJETIVO Comprobar el funcionamiento de un sistema hidráulico básico por medio del software automation studio.
INVESTIGACION PREVIA ACTUADORES DEFINICIÓN Y TIPOS Un actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”. Con el tiempo, se hizo conveniente automatizar la actuación de dispositivos, por lo que diferentes dispositivos hicieron su aparición. Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores. • Lineales • Rotatorios Los actuadores lineales generan una fuerza en línea recta, tal como haría un pistón. Los actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo haría un motor eléctrico. En este artículo nos concentraremos en los actuadores rotatorios. En la próxima actualización tocaremos el tema de los actuadores lineales. Como ya se mencionó, hay tres tipos de actuadores: • Neumáticos • Eléctricos • Hidráulicos
VÁLVULAS DEFINICIÓN Y TIPOS Según el diccionario de la Real Academia, una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. Sin embargo las tres acepciones siguientes se refieren a mecanismo que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el contrario (incluido el llamado fluido eléctrico). En la industria, a menudo se refiere la palabra a estas últimas acepciones, pero en el lenguaje, ha tomado en muchas ocasiones el sentido de la primera acepción. De este modo, podría definirse una válvula como un dispositivo mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular
o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. La forma como se desplaza el obturador define la geometría y modo de funcionamiento de la válvula. • Lineales (válvulas de movimiento lineal): El vástago de la válvula empuja el obturador mediante un movimiento lineal directo. La mayoría de estas válvulas están actuadas por un actuador lineal o multigiro (también de movimiento lineal). Generalmente las válvulas lineales pasan a ser de tipo multigiro cuando en vez de ser operadas por un actuador, lo son de forma manual. • Multigiro (válvulas de movimiento lineal): El obturador se desplaza siguiendo un movimiento lineal provocado por el empuje que hace su eje al girar sobre una rosca. La operación es lenta, pero permite posicionar de forma precisa y estable el obturador, requisito en algunas válvulas de control. Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo multigiro. Tipos de válvulas: válvula anular, válvula de compuerta, válvula de diafragma, válvula de globo, válvula de cono fijo, válvula de aguja, válvula tipo pinch. • Cuarto de giro (válvula rotativa): El obturador y eje tienen un giro de 0º a 90º desde la posición totalmente abierta a cerrada. Son válvulas de rápida obertura. Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo cuarto-degiro. Tipos de válvulas: válvula de bola, válvula de mariposa, válvula tipo plug, válvula esférica. Por la funcionalidad de la válvula • Control: Regular la presión / caudal. • Cierre por sobrevelocidad del fluido. (Como por ejemplo cierre de la válvula en caso de rotura de la tubería aguas abajo). • Protección a sobrepresiones. • Prevenir el retorno del fluido (válvula de retención o anti ret orno). • Servicio de abrir/cerrar.
Por la naturaleza y condiciones físicas del fluido • Bajas/Altas temperaturas. • Presiones altas. • Riesgo de cavitación. • Características corrosivas del fluido. • Fluidez/viscosidad: Gas, líquido, sólidos. • Requerimientos higiénicos (industria alimentaria, farmacéutica,...). • Riesgo de explosión o inflamabilidad (industria química, petroquímica,...). Otras formas de clasifican de las válvulas • Nivel de fugas admisible. • Conexión a la tubería. • Una única dirección del fluido o bidireccional • Número de puertos/entradas: la mayoría de las válvulas tienen dos puertos, uno de entrada y otro de salida. Algunas aplicaciones pueden tener una configuración multipuerto, pueden ser entonces válvulas de tres o de cuatro vias. • Angulo que forma el puerto de entrada y salida de la válvula. • Proceso de fabricación: mecano-soldada o fundición, recubrimientos.
BOMBAS DEFINICIÓN Y TIPOS La bomba es una máquina que absorbe energía mecánica que puede provenir de un motor eléctrico, térmico, etc., y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades. Se pueden considerar dos grandes grupos: Dinámicas (Centrífugas, Periféricas y Especiales) y de Desplazamiento Positivo (Reciprocantes y Rotatorias).
. Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente. . Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica. La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroeléctricas tipo embalse llamadas también de Acumulación y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar también como turbina para entregar potencia.
. Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento de l desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor). Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.
.- Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla. .- Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.
DESARROLLO Es necesario primeramente acceder al software automation studio, en esta práctica se utilizó la versión 5, una vez dentro es necesario, crear un nuevo proyecto, aparecerá un esquema nuevo, esta es el área donde se arrastrarán los componentes del proyecto, para hacerlo es necesario cargar las librerías que los contienen.
S hace clic en el icono explorador de bibliotecas, y posteriormente en abrir biblioteca, y se selecciona la biblioteca correspondiente (ver imagen 2)
Una vez cargadas las librerías es posible elegir entre las diferentes ramas, seleccionar el componente y arrastrar dentro del esquema (zona blanca). En esta práctica que pretende simular un sistema hidráulico automático de un solo actuador lineal, para ello se crearán los diagramas hidráulicos así como los de control y potencia del control de la bomba.
Posicionamiento De Componentes Y Su Configuración
Para colocar un motor hidráulico se hace clic en el signo + de la rama hidraulic, click sobre Pumps and Power Units, y se arrastra el componente Bomba unidireccional con cilindrada fija. Utilizando el mismo procedimiento se procede a colocar los demás componentes buscándolos en las respectivas ramas de la biblioteca. Haciendo dobre click sobre un componente es posible realizar la asignación de variable en el caso de utilizar componentes que lo requieran. (Ver im agen 3)
Proyecto Terminado
La siguiente imagen muestra el proyecto terminado con las respectivas variables asignadas, listo para su simulación. El diagrama de control (esquina superior izquierda) representa el arranque, enclavamiento y paro de M2, M2 representa la alimentación del motor, como se aprecia en el diagrama de potencia, el motor está conectado a una bomba hidráulica la cual alimenta al sistema.
A P1
P2
B
R
R
R
M2
A
B
A1
A2
M2
M2
0.00 Psi
M2
M2
Simulación y resultados
Para realizar la simulación se hace clic sobre el icono circular verde, y se procede a manipular los botones de los diagramas. Para nuestro propósito activaremos primeramente la etapa de potencia, es decir los interruptores A1 y A2, estos permiten el paso de corriente de L1 a los contactos M2, una vez hecho esto pulsamos el botón P1 de la etapa de control, esto activará M2 y se mantendrá enclavado, de este modo el motor iniciará, existe fluido corriendo en nuestro sistema hidráulico (Ver imagen 4)
Ahora podemos comprobar el funcionamiento del actuador, al hacer clic sobre la válvula 3/2 con botón pulsador y retorno de resorte se apreciará la salida y retorno del embolo del actuador, pero si se presiona y enclava la válvula con palanca de enclavamiento el sistema funcionara automáticamente hasta que se desenclave.
Dentro de cualquier industria donde se implemente uno o más sistemas de control es indispensable conocer los componentes a utilizar antes de construirlos físicamente a fin de minimizar los costos y maximizar la eficiencia, software como automation studio permite a estas empresas poder simular por completo el funcionamiento de sistemas complejos antes que estos sean ensamblados, y así mirar diferentes alternativas, también permite a estudiantes familiarizarse con las diferentes tecnologías, su simbología y funcionamiento sin poner en riesgo componentes físicos.
http://www.valvias.com/tipos-de-valvulas.php http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/TBombas.htm http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf
