• Author / Uploaded
• Jonathan Yamberla

• Categories
• Neumática
• Diseño
• Simulación
• Neumático
• Laboratorios

Citation preview

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

ASIGNATURA: ELECTROFLUIDOS NRC: 2741

INFORME DE LABORATORIO No 1.1

DOCENTE: Ing. Edgar Tipán C.

INTEGRANTES: 1 Milton Nicolay Chasillacta Canencia 2 Danilo Jonathan Yamberla Morales

24 de mayo de 2018 – SANGOLQUÍ

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL ASIGNATURA: Electrofluidos RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DE LABORATORIO 1.1 Integrantes: Milton Chasillacta Canencia – Jonathan Yamberla Periodo académico: Abril – agosto 2018 NRC: 2741 Fecha de realización: 17/05/2018 Tema de la práctica: Diseño, dimensionamiento y simulación de un sistema neumático básico. Aspecto a Competente Básico No competente Puntuación Evaluar 1.0-0.8 0.7-0.4 0.3-0.0 Cuestionario Previo (0.75ptos)

Conclusiones y Recomendaciones Preparatorio (0.25ptos) Trabajo en equipo (0.50ptos)

Funcionamiento (1.50ptos)

Conclusiones y Recomendaciones Informe (0.25ptos) Anexos (0.75ptos)

Ortografía (-0.25ptos)

Identifica todos los elementos y características de los equipos y programas a utilizarse. Ilustran adecuadamente el conocimiento adquirido y el trabajo realizado Es muy notorio el trabajo en equipo realizado por todos los integrantes. El funcionamiento cumple completamente con lo planteado para el laboratorio Las respuestas guardan relación con la pregunta y lo visto en el laboratorio. La documentación presentada es la adecuada y no presenta errores significativos No presenta faltas de ortografía

Identifica todos los elementos, pero presenta errores en las características de los equipos y programas a utilizarse Ilustran de forma parcial el conocimiento adquirido y no plasma adecuadamente el trabajo realizado Algunos de los integrantes del grupo no se les mira conectividad con los demás del grupo El funcionamiento cumple en su conjunto con al menos el 75% de lo planteado para el laboratorio Las respuestas guardan relación con la pregunta, pero no con lo visto en el laboratorio. La documentación presentada es la adecuada, pero presenta varios errores significativos Presenta menos de 10 faltas de ortografía

No identifica todos los elementos, pero presenta errores en las características de los equipos y programas a utilizarse No ilustra el conocimiento adquirido ni el trabajo realizado

Los integrantes grupo han trabajado por separado cada tema o subtema. El funcionamiento cumple en su conjunto con al menos el 50% de lo planteado Las respuestas no guardan relación con la pregunta, ni con lo visto en el laboratorio. La documentación presentada esta incompleta y presenta varios errores significativos Presenta más de 10 faltas de ortografía

TOTAL:

_____________

______________

____________

Docente

Integrante del Grupo

Integrante del Grupo

Ing. Edgar Tipán

Sr(ita).________________

Sr(ita).____________

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Tabla de contenido 1

Tema...................................................................................................................................................... 4

2

Resumen ............................................................................................................................................... 4

3

Objetivos .............................................................................................................................................. 4

4

Materiales .............................................................................................................................................. 4

5

Procedimiento ...................................................................................................................................... 4

6

Conclusiones ........................................................................................................................................ 5

7

Recomendaciones................................................................................................................................ 6

8

Bibliografía ........................................................................................................................................... 6

9

Anexos .................................................................................................................................................. 6 9.1

Plano neumático .......................................................................................................................... 7

9.2

Lista de componentes ................................................................................................................. 8

9.3

Grafcet........................................................................................................................................... 9

9.4

Cálculos del sistema neumático ................................................................................................. 9

Tabla de figuras Figura 1. Diagrama de estado fase ............................................................................................................. 5 Figura 2. Plano neumático .......................................................................................................................... 7 Figura 3. Grafcet del diseño del sistema neumático ................................................................................ 9

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA UNIDAD N° 1 INFORME DE LABORATORIO N° 1.1

1

Tema

Diseño, dimensionamiento y simulación de un sistema neumático básico.

2

Resumen

En la presente práctica de laboratorio se diseñó un sistema neumático en base al diagrama de estado fase generado por tres cilindros doble efecto. Para el diseño se hizo uso de un diagrama de flujo con el propósito de determinar las condiciones iniciales, de activación y desactivación de las válvulas que controlan el avance o retroceso de los cilindros. Estas condiciones se las realiza mediante válvulas de simultaneidad (AND) y en conjunto con las válvulas 3/2 y 5/2 garantiza el correcto funcionamiento del sistema neumático. Finalmente se hace uso del software de simulación FluidSim para comprobar el correcto funcionamiento del sistema, específicamente se hizo uso de la herramienta de diagrama de fase incluida en el software donde se observa que efectivamente se cumple con los requerimientos planteados

3

Objetivos   

4

Materiales 

5

Diseñar un sistema neumático que dé una solución a un problema establecido. Dimensionar los elementos que constituyen un sistema neumático en base a requerimientos de trabajo planteados. Simular el funcionamiento de un sistema neumático, acorde a los requerimientos establecidos.

1 Computador Personal, con instalación de Fluid Sim versión 4.5.

Procedimiento  

Analizar los requerimientos del problema establecido antes de comenzar con el diseño del sistema neumático. En la Figura 1 se puede apreciar el diagrama de estado fase que representa el comportamiento del sistema neumático a diseñar. Identificar los elementos neumáticos necesarios para el diseño y reconocer claramente el rol que cumplen dentro del proceso del sistema neumático. Particularmente, este sistema consta de:  Elementos de trabajo: tres cilindros doble efecto (A, B y C). La denominación dentro del proceso para el avance y retroceso de estos cilindros se muestra en la siguiente tabla: Cilindro A B C Avance VA + VB + VC + Retroceso VA – VB – VC –

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA  Elementos de regulación: 6 válvulas de simultaneidad (AND) que definen las condiciones para el avance y retroceso de los cilindros doble efecto A, B y C.  Elementos de gobierno: como el diseño demanda de tres elementos de trabajo, fue necesario incluir 3 válvulas distribuidoras 5/2 para controlar a los cilindros A, B y C.  Captadores de información: se implementó fines de carrera (6 válvulas distribuidora 3/2 con palanca de rodillo, normalmente cerrada) para determinar el estado de avance o retroceso de cada cilindro. El nombre que toma cada fin de carrera dentro del proceso es el siguiente: Fin de carrera Para cilindro A Para cilindro B Para cilindro C Avance AA BA CA Retroceso AR BR CR  El diseño del sistema contempló la utilización de una válvula distribuidora 3/2 activación manual por botón retorno resorte para generar el pulso de accionamiento del sistema, esta señal se la llamó INICIO.

Figura 1. Diagrama de estado fase

   

6

Establecer las condiciones necesarias para la activación y desactivación de los cilindros A, B y C en el instante predefinido por el diagrama de estado fase mostrado en la Figura 1. Elaborar un grafcet (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) que describa el comportamiento de los elementos de trabajo a partir de las condiciones que se establecieron anteriormente (definidas por el estado de los captadores de información). Simular el diseño del sistema neumático a partir del grafcet, teniendo muy en cuenta sus transiciones puesto que activarán o desactivarán los cilindros del sistema según los requerimientos del problema. Comprobar el correcto funcionamiento del diseño, comparando el diagrama de fase del problema propuesto con el obtenido en la simulación.

Conclusiones 

A partir de un diagrama de fase que represente el comportamiento deseado de un sistema se pueden obtener diferentes diseños de sistemas neumáticos que cumplan con las condiciones del diagrama de fase.



El dimensionamiento de las válvulas se relaciona directamente con los cilindros a

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA emplearse, por ejemplo, si el diseño contempla utilizar un cilindro de simple efecto se usarían válvulas 3/2, en cambio para un cilindro doble efecto se usaría válvulas 5/2 o 4/2. 

7

8

9

La simulación del sistema neumático ayuda a comprobar que el diseño cumpla con los requerimientos del problema planteado, incluso si el diseño no es correcto, la simulación ayuda enormemente a encontrar el o los errores en el diseño.

Recomendaciones 

Es recomendable comenzar con la identificación y validación de las condiciones necesarias para que el sistema comience en su estado inicial.



Antes de comenzar con la creación del diseño es recomendable identificar y dimensionar los elementos necesarios que serán parte del sistema neumático.



Para la ubicación de los diferentes elementos que intervienen en la simulación del diseño es recomendable mantener un orden particular donde los elementos de trabajo se ubican en la parte superior, abajo los elementos de regulación, luego los elementos de gobierno, después los captadores de información y finalmente la unidad de mantenimiento.

Bibliografía 

Neumática, Serrano Nicolás, Antonio, Madrid, Thomson, 2000



Automatización neumática y electroneumática, Millán Teja, Salvador, Bogotá, Alfaomega, 1998



Berrío Zabala, L., & Ochoa Gómez, S. (2007). NEUMÁTICA BÁSICA (Primera ed.). Medellín: ITM. Obtenido de https://books.google.com.ec/books?id=0WEqS_jExk8C



Roldán Viloria, J. (2012). TECNOLOGÍA Y CIRCUITOS DE APLICACIÓN DE NEUMÁTICA, HIDRÁULICA Y ELECTRICIDAD. Madrid: Paraninfo, S.A. Obtenido de https://books.google.com.ec/books?id=t1FWdXf2gTQC



Serrano Nicolás, A. (2010). Neumática práctica (Primera ed.). Madrid: Editorial Paraninfo. Obtenido de https://books.google.com.ec/books?id=-lUVsZSC6GsC



Systems, A. (Agosoto del 2007). Manual del usuario FluidSIM®4 FESTO. Art Systems Software GmbH, D-33102 Paderborn, 1995-2007. Obtenido de www.festo-didactic.com

Anexos

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA 9.1

Plano neumático

Figura 2. Plano neumático

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA 9.2

N°

Lista de componentes Descripción

Símbolo

Cantid ad

1

Compresor

1

2

Unidad de mantenimiento (filtro de aire comprimido, separador de agua y una válvula reguladora de presión).

1

3

Cilindros doble efecto

3

4

Válvulas distribuidora 3/2 activación mecánica a rodillo retorno a resorte

6

5

Válvula distribuidora 3/2 activación por botón retorno a resorte (INICIO)

1

6

Válvulas distribuidoras 5/2 activación y desactivación neumática

3

7

Válvula de simultaneidad (AND)

6

8

Tubería flexible

1

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA 9.3

Grafcet

Figura 3. Grafcet del diseño del sistema neumático

9.4

Cálculos del sistema neumático

Datos 𝑃 = 8 𝑏𝑎𝑟 → 8𝑥105 𝑃𝑎 𝐷 = 18 𝑚𝑚 → 0.018 𝑚 𝑑 = 8 𝑚𝑚 → 8𝑥10−3 𝑚 𝐿 = 200 𝑚𝑚 → 0.2 𝑚 Calculo del área del embolo y de la fuerza de avance del cilindro 𝐷 2 𝐴𝑒 = 𝜋 ( ) 2 0.018 𝑚 2 𝐴𝑒 = 𝜋 ( ) 2 𝐴𝑒 = 2.54𝑥10−4 𝑚2 𝐹

La presión viene dada por: 𝑃 = 𝐴

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA De donde: 𝑁 ) (2.54𝑥10−4 𝑚2 ) 2 𝑚 𝑭𝑨 = 𝟐𝟎𝟑. 𝟐 𝑵 𝐹𝐴 = (8𝑥105

Calculo del área para determinar la fuerza de retroceso del cilindro 𝐷 2 𝐴𝑣 = 𝜋 ( ) 2 2 8𝑥10−3 𝑚 𝐴𝑣 = 𝜋 ( ) 2 𝐴𝑣 = 5.026𝑥10−5 𝑚2 𝐴1 = 𝐴𝑒 − 𝐴𝑣 𝐴1 = (2.54𝑥10−4 − 5.026𝑥10−5 )𝑚2 𝐴1 = 2.037𝑥10−4 𝑚2 𝐹𝑅 = 𝑃. 𝐴1 𝑁 ) (2.037𝑥10−4 𝑚2 ) 2 𝑚 𝑭𝑹 = 𝟏𝟔𝟐. 𝟗𝟔 𝑵 𝐹𝑅 = (8𝑥105

Consumo de aire de un cilindro en un ciclo 𝑉𝐴 = 𝐴𝑒 . 𝐶 𝑉𝐴 = (2.54𝑥10−4 𝑚2 )(0.2 𝑚) 𝑽𝑨 = 𝟓. 𝟎𝟖𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑 𝑉𝑅 = 𝐴1 . 𝐶 𝑉𝑅 = (2.037𝑥10−4 𝑚2 )(0.2 𝑚) 𝑽𝑹 = 𝟒. 𝟎𝟕𝟒𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑 𝑄𝑎/𝑐 = 𝑉𝐴 + 𝑉𝑅 𝑄𝑎/𝑐 = 5.08𝑥10−5 𝑚3 + 4.074𝑥10−5 𝑚3 𝑸𝒂/𝒄 = 𝟗. 𝟏𝟓𝟒𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑 Consumo de aire total Como se tiene 3 cilindros con las mismas especificaciones se tiene: 𝑄𝑎/𝑐 = 3(9.154𝑥10−5 𝑚3 ) 𝑸𝒂/𝒄 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 = 𝟐𝟕. 𝟒𝟔𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑