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PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA PRODUCTIVO EN LA EMPRESA VIPLAST S.A.

KELLY GALAN CATALAN DIEGO FERNANDO MAYORGA LUIS ALBERTO MENDEZ LERMA ANDREA TIBANÁ CHAPARRO KAREN TOVAR SANTANA

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE- SENA CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL TECNOLOGÍA EN GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL BOGOTÁ 2017

PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMAPRODUCTIVO EN LA EMPRESA VIPLAST S.A.

KELLY GALAN CATALAN DIEGO FERNANDO MAYORGA LUIS ALBERTO MENDEZ LERMA ANDREA TIBANÁ CHAPARRO KAREN TOVAR SANTANA

INFORME ELECTRONEUMATICA Evidencia 7

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE- SENA CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL TECNOLOGÍA EN GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL BOGOTÁ 2017

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.......................................................................................................4 OBJETIVOS...............................................................................................................5 MARCO TEORICO....................................................................................................6 1. ELECTRONEUMATICA.....................................................................................6 1.1 DISPOSITIVOS ELECTRICOS........................................................................7 1.2  LOS CUATRO ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO.....................8 1.3 CLASES DE CILINDROS..............................................................................10 1.4 VALVULAS NEUMATICAS............................................................................11 1.5 DETECTORES MAGNETICOS.....................................................................14 1.6 RELEVADORES.........................................................................................14 2. LABORATORIO...................................................................................................16 2.1. EJERCICIO 1................................................................................................16 2.2 EJERCICIO 2.................................................................................................18 2.3 EJERCICIO 3.................................................................................................21 2.4 EJERCICIO 4.................................................................................................24 2.5 EJERCICIO 5.................................................................................................27 2.6 EJERCICIO 6.................................................................................................29 CONCLUSIÓN.........................................................................................................30 Bibliografía...............................................................................................................31

INTRODUCCIÓN

En electro neumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando. Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos. La técnica de mandos es parte integrante de nuestra sociedad industrial puesto que sin ella la tecnología no hubiera podido alcanzar los niveles actuales. No hay especialidad tecnológica que pueda prescindir de los mandos.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL  Describir los componentes que poseen los bancos de neumática y electro neumática, con el objetivo de aprender a realizar los esquemas y simulaciones de dichos circuitos, poniendo en práctica los conocimientos adquiridos durante los laboratorios. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto.  Accionar una secuencia lógica mediante un botón de enclave (obturador  Utilizar electroválvulas distribuidoras de 5/2 vías con solenoides.  Conocer la simbología de cada uno de los componentes de los bancos  Aprender a utilizar el estándar de diseño de diagramas electro neumáticos utilizando el programa (fluid-sim).

MARCO TEORICO

1. ELECTRONEUMATICA

La electro-neumática es una de las técnicas de automatización que en la actualidad viene cobrando vital importancia en la optimización de los procesos a nivel industrial. Su evolución fue a partir de la neumática, disciplina bastante antigua que revolucionó la aplicación de los servomecanismos para el accionamiento de sistemas de producción industrial. Con el avance de las técnicas de electricidad y la electrónica se produjo la fusión de métodos y dando así el inicio de los sistemas electro-neumáticos en la industria, los cuales resultaban más compactos y óptimos a diferencia de los sistemas puramente neumáticos. 1.1 DISPOSITIVOS ELECTRICOS El conjunto de elementos que debemos de introducir para lograr el accionamiento de los actuadores neumáticos es básicamente: * Elementos de retención * Interruptores mecánicos de final de carrera. * Relevadores. * Válvulas electro neumáticas. Elementos de retención Son empleados, generalmente, para generar la señal de inicio del sistema, o en su defecto, para realizar paros, ya sea de emergencia o sólo momentáneos. El dispositivo más común es el botón pulsador.

Interruptores mecánicos de final de carrera Estos interruptores son empleados, generalmente, para detectar la presencia o ausencia de algún elemento, por medio del contacto mecánico entre el interruptor y el elemento a ser detectado. Válvulas El dispositivo medular en un circuito electro neumático, es la válvula electro neumática. Esta válvula realiza la conversión de energía eléctrica, proveniente de los relevadores a energía neumática, transmitida a los actuadores o a alguna otra válvula neumática. Esencialmente, consisten de una válvula neumática a la cual se le adhiere una bobina sobre la cual se hace pasar una corriente para generar un campo magnético que, finalmente, generará la conmutación en la corredera interna de la válvula, generando así el cambio de estado de trabajo de la misma, modificando las líneas de servicio. Enseguida se muestran algunas imágenes de los elementos mencionados en el texto. 1.2 LOS CUATRO ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO

Elementos generadores de energía: Comprimen el aire aumentando su presión por encima de 1 at (la atmosférica a nivel del mar) y reduciendo su volumen, por lo que se les llama Compresores Pueden emplear motores eléctricos o de combustión interna; además llevan un depósito (para acumular el aire), manómetro (mide la presión relativa) y termómetro (mide la temperatura del aire comprimido en el depósito). Se

caracterizan por su caudal (Q) y su relación de compresión (Rc), que deben ser adecuadas al consumo de aire que requiere el circuito. Compresor depósito Clasificación de los compresores: De émbolo: Rc de 6 a 15, Q altos. Baratos y ruidosos. Funcionamiento parecido al motor de cuatro tiempos. De una y dos etapas. Rotativos: Q muy constantes pero menores que los anteriores. Caros y silencios. Comprimen el aire mediante el giro del motor. De paletas y de tornillo Elementos de tratamiento de aire: El aire comprimido debe estar exento de humedad, partículas de polvo y conviene que tenga un cierto contenido de aceite lubricante para de este modo proteger a las válvulas y actuadores por los que circula. Además, la presión de trabajo debe estar regulada -es frecuente en procesos industriales emplear unas 6 atmósferas-. La unidad de mantenimiento de aire consta, por tanto, de filtro (elimina partículas sólidas y agua por centrifugado), regulador de presión (mantiene constante la presión de trabajo: 6 at) y lubricador (aporta aceite pulverizado por efecto Venturi. Elementos de mando y control: Conducen de forma adecuada el aire. Son las tuberías y válvulas. Las tuberías Suelen ser de acero en grandes instalaciones, aunque también de plástico flexible en determinados tramos. El cálculo del diámetro de las tuberías se realiza mediante tablas y gráficos, teniendo en cuenta fundamentalmente el caudal, las pérdidas de presión; estas últimas no deben sobrepasar las 0,1 at desde el depósito al consumidor. Es frecuente que la red principal sea un circuito cerrado con el fin de garantizar alimentaciones uniformes. Respecto de las válvulas, conviene entender la simbología de las de control de caudal; se las nombra con dos números; por ejemplo Válvula 3/2 quiere decir que tiene 3 orificios o vías y 2 posiciones.

Se dibujan tantos cuadros como posiciones tiene y en cada uno de ellos se representa mediante flechas el estado o forma de comunicarse dichos orificios. Veamos algunos de los ejemplos más utilizados

1.3 CLASES DE CILINDROS

Cilindro de simple efecto AI cilindro de simple efecto se le aplica presión solo por un extremo, con lo cual solo realiza trabajo en un sentido, cuando el aire que les ha hecho salir escapa, retroceden. Existen dos tipos de cilindros de simple efecto, de retroceso por muelle y de retroceso por fuerza externa. Cilindro simple efecto de retroceso por muelle. Los cilindros de simple efecto retorno - muelle se utilizan principalmente como cilindros de sujeción de piezas y bloqueo de elementos mecánicos. Cilindro simple efecto retroceso por fuerza externa. Los cilindros de simple efecto retorno por fuerza externa solo se pueden utilizar en aquellos casos en los cuales la carga (lo que deba mover) empuje hacia atrás al cilindro.

Cilindro doble efecto Los cilindros de doble efecto pueden realizar el trabajo en ambas direcciones porque se les aplica la presión en ambas caras del émbolo. Principalmente se utilizan dos tipos de configuraciones: Cilindro diferencial: Un solo vástago y relación de superficies (émbolo - vástago) de 2:1. Se utiliza cuando solo se quiere realizar trabajo en un sentido. Cilindros de doble vástago Tienen vástago por las dos partes del embolo. Se utiliza cuando se quiere realizar trabajo en las dos direcciones, la carga se puede colocar en uno de los vástagos o en ambos, además la fuerza es igual tanto para un lado como para el otro. 1.4 VALVULAS NEUMATICAS La válvula neumática es un dispositivo de regulación y de control para la presión y caudal del aire comprimido. Este se puede recibir directamente o después de ser generado o desde un lugar donde está almacenado. Las válvulas se encargan de distribuir, dirigir o bloquear el aire. Cuando se corta el paso de aire se accionan los actuadores. Funciones de las válvulas neumáticas Cuando se habla de la función de la válvula se hace mención a la variedad de posiciones que tiene. Generalmente encontramos las numeraciones siguientes: De 5/3. , 5/2, 4/3 4/2, 3/3, 2/2 y 3/2. El primer número indica las vías que tiene, que pueden servir para descargas, entradas o salidas. El segundo valor viene a indicar, la cantidad de posiciones de las válvulas.

Existen varios tipos de válvulas que son: Reguladores de presión Distribuidoras o direccionales Bloqueadoras Y Reguladoras de caudal Válvulas direccionales Estas válvulas hacen posible el control de los motores y cilindros (los actuadores) de modo que inician, paran y dirigen el aire a través de las diferentes tuberías de las instalaciones. Válvulas direccionales más usuales: Válvula distribuidora 2/2 Esto ocurre cuando el dispositivo está en posición de cerrado. El muelle mantiene la bola apretada contra la apertura, de esta manera obstruye el paso de aire. En la posición de abierto, se presiona sobre la bola, el muelle se va hacia detrás y se encoje provocando la salida de aire. 2/2 - con 2 posiciones (número primero) abierto y cerrado. Y 2 orificios. Uno de entrada y uno de salida (segundo número) Esta válvula va conectada a un cilindro por medio de unos tubos Válvula distribuidora 4/2: Permite el paso del aire en dos sentidos, por tener dos entradas, dos salidas y dependiendo de si está cerrada o abierta (la posición) cambian el sentido del aire. 4/2 (4 vías, 2 posiciones).

Válvula distribuidora 4/3 Se usan para manejar cilindros de doble efecto y motores neumáticos. Otro tipo de válvulas Válvulas neumáticas reguladoras de caudal Estas funcionan como cuando se cierra un grifo de agua, de tal forma que, cuando se enrosca , el caudal disminuye. Normalmente se acopla un dispositivo anti retorno de este modo el aire va solo en un sentido. Válvulas reguladoras de presión Se utilizan para la regulación de la presión y mandar al cilindro o al motor. Existen dos clases, la limitadora de presión y la de secuencia. Válvulas de bloqueo Son válvulas diseñadas para que actúen con la capacidad suficiente para bloquear, el paso de aire, cuando se dan unas condiciones determinadas en el circuito. Todo el sistema en general, debe de estar revisado y puesto a punto, para evitar desastres, ya que el aire sometido a presión es peligroso, más, si no dispone de los dispositivos reglamentarios y de seguridad que se indican en los manuales de funcionamiento.

1.5 DETECTORES MAGNETICOS

Son sensores que detectan la presencia de campos magnéticos producidos generalmente por imanes. Los detectores magnéticos más utilizados son los denominados REED. Detectores a contacto REED (El término REED significa en inglés lengüeta o lámina) Consiste en unas láminas metálicas (Fe-Ni) suspendidas en el interior de una ampolla hermética de vidrio. Cuando un campo magnético incide sobre las láminas, éstas son magnetizadas y se unen cerrando un circuito eléctrico. 1.6 RELEVADORES

Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y de una serie de contactos que se encuentran normalmente abiertos o cerrados. El principio del funcionamiento es el de hacer pasar corriente por una bobina generando un campo magnético que atrae a un inducido, y éste a su vez, hace conmutar los contactos de salida. Son Ampliamente utilizados para regular secuencias lógicas en donde intervienen cargas de alta impedancia y para energizar sistemas de alta potencia. K1 identifica al relevador número uno. A1 y A2 identifican a las terminales del relevador. La numeración identifica a la primera cifra con la cantidad de contactos, mientras que la segunda cifra (3 y 4) indican que se trata de contactos normalmente abiertos. Para contactos normalmente cerrados se emplean en las segundas cifras los números 1 y 2, respectivamente.

Los relés pueden ser normalmente abiertos y normalmente cerrados. Esta definición viene debido a la configuración de los contactos, los cuales pueden ser NA (normalmente abiertos NO en inglés) y NC (normalmente cerrados). Los NA en ausencia de tensión en la bobina del relé estarán abiertos, es decir que no dejarán pasar intensidad aguas abajo. Por el contrario, los NC estarán cerrados en ausencia de tensión en la bobina. Cuando por la bobina circule tensión los contactos normalmente abiertos se cerrarán y los normalmente cerrados se abrirán, es decir cambiarán el estado inicial o normal. Un relé temporizado abre o cierra sus contactos en función de un tiempo predeterminado que podemos regular. En este caso quien le da corriente al circuito magnético para que desplace el eje principal es un “reloj”. El mecanismo del reloj es variado, pudiendo ser mediante mecanismos electrónicos, neumáticos, de relojería o térmicos. Los relés temporizados por lo general son de tres tipos: temporizados a la conexión ((TON, Timer ON Delay), temporizados a la desconexión ((TOF, Timer OFF Delay) y temporizados a la conexión y desconexión. Se representa como KT x, donde “KT” indica contactor o relé temporizado y “x” el número que ocupa dentro de la instalación. Del mismo modo que opera este mecanismo de relojería sobre el relé, encontramos otro relé de especial importancia en la protección de motores. Son los llamados relés térmicos.

2. LABORATORIO

2.1. EJERCICIO 1

En el primer ejercicio Se pretende accionar un cilindro de doble efecto con una electroválvula 5/2 vías, en este caso mediante un circuito. Imagen 1. Montaje circuito base para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

A continuación, se describen los componentes necesarios para el desarrollo de esta práctica: Tabla 1. Componentes para el circuito base para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Laboratorio electro neumática; herramienta suministrada por el Instructor Daniel Peña

A continuación, se realiza el montaje el programa Fluid Sim: Imagen 2. Montaje circuito base para accionamiento pistón de doble efecto en el programa Fluid Sim

Fuente: Desarrollado por el grupo proyecto, utilizando el programa Fluid Sim

Esta práctica consiste en controlar el accionamiento de un pistón de doble efecto. Para esto podemos utilizar un botón de enclave (obturador) que controlaría la bobina de una válvula de 5/2 vías de un accionamiento eléctrico. Imagen 3. Montaje circuito para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Si presionamos S1 el pistón se activa y llega al final de carrera y permanecerá así hasta que el mismo botón sea pulsado. Imagen 4. Comprobación de circuito para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

2.2 EJERCICIO 2

CONEXIÓN EN PARALELO “O” (CILINDRO DE SIMPLE O DE DOBLE EFECTO). La posición de reposo del cilindro es con el vástago fuera. El envío del émbolo a la posición posterior ha de ser posible desde dos puntos. Funcionamiento: Por el accionamiento del pulsador S1 y S2 queda excitada la bobina Y1. La válvula distribuidora (3/2 o 5/2) conmuta, el émbolo retrocede hasta el inicio de carrera.

Mando directo Imagen 5. Comprobación del pulsador S1 y S2 para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

A continuación, el montaje del en el programa Fluid Sim: Imagen 6. Comprobación del pulsador S1 y S2 para accionamiento pistón de doble efecto programa Fluid Sim

Fuente: Desarrollado por el grupo proyecto, utilizando el programa Fluid Sim

Soltando los pulsadores accionados queda anulada la señal en Y1, la válvula conmuta y el émbolo vuelve a la posición inicial. Imagen 7. Comprobación del pulsador S1 y S2 para accionamiento pistón de doble efecto, de vuelta a la posición inicial

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Mando indirecto Por el accionamiento del pulsador S1 o S2 queda excitada la bobina Y1. La válvula distribuidora (3/2 o 5/2) conmuta, el émbolo retrocede hasta el inicio de carrera.

Imagen 8. Comprobación del pulsador S1 o S2 para accionamiento pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Accionando cualquiera de los pulsadores, queda anulada la señal en Y1, la válvula conmuta y el émbolo vuelve a la posición inicial. Imagen 9. Comprobación del pulsador S1 o S2 para accionamiento del pistón de doble efecto, de vuelta a la posición inicial

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

2.3 EJERCICIO 3

CONEXIÓN EN SERIE “Y” (CILINDRO DE SIMPLE O DE DOBLE EFECTO). La posición base del cilindro es la posterior. Un vástago debe salir, al ser accionados dos pulsadores simultáneamente. Mando directo La posición base del cilindro es la posterior. Un vástago debe salir, al ser accionados dos pulsadores simultáneamente. Imagen 10. Comprobación de conexión en serie Y, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

A continuación, se detalla el montaje en el programa Fluid Sim: Imagen 11. Comprobación de conexión en serie Y, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto en el programa Fluid Sim

Fuente: Desarrollado por el grupo proyecto, utilizando el programa Fluid Sim

Imagen 12. Comprobación de conexión en serie Y, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Mando indirecto Imagen 13. Comprobación de conexión en serie Y, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Imagen 14. Comprobación de conexión en serie Y, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

2.4 EJERCICIO 4

MANDO INDEPENDIENTE EN AMBOS LADOS.

Funcionamiento: El émbolo del cilindro ha de avanzar a la posición anterior previo accionamiento del pulsador S1, allí ha de permanecer hasta que es accionada la carrera de retroceso a través del pulsador S2.

Mando directo Imagen 15. Mando independiente pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

A continuación, el montaje realizado en Fluid Sim:

Imagen 16. Mando independiente pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto en el programa Fluid Sim

Fuente: Desarrollado por el grupo proyecto, utilizando el programa Fluid Sim

Imagen 17. Mando independiente pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Mando indirecto

Imagen 18. Mando independiente pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Imagen 19. Mando independiente pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

2.5 EJERCICIO 5

RETORNO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO Funcionamiento: Por el accionamiento del pulsador S1 queda excitada la bobina Y1. La válvula se invierte. El émbolo avanza a la posición final delantera.

Imagen 20. Retorno automático de un cilindro, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

Una vez ha alcanzado la posición anterior, accionará el sensor inductivo S2 ubicado allí. Este final de carrera S2 excita a la bobina Y2, la válvula vuelve a la posición de dibujo y el émbolo puede regresar a su posición base.

Imagen 21. Retorno automático de un cilindro, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

La condición es que el pulsador S1 no esté presionado Imagen 22. Retorno automático de un cilindro, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje Imagen 22. Retorno automático de un cilindro, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Actividades realizadas durante formación en ambiente de aprendizaje

A continuación, se detalla el montaje realizado en el programa Fluid Sim:

Imagen 23. Retorno automático de un cilindro, pulsando S1 y S2 para accionamiento del pistón de doble efecto

Fuente: Desarrollado por el grupo proyecto, utilizando el programa Fluid Sim

2.6 EJERCICIO 6 RETROCESO DE UN CILINDRO CON PULSADORES Y MEMORIA ELÉCTRICA Funcionamiento A través del pulsador S1 se cierra el circuito 1 y es excitado el relé K1. Paralelo a este circuito 1 está montado, en el circuito 2, un contacto de cierre del relé K1, que mantiene la alimentación de corriente para el relé K1. El contacto de cierre K1, en el circuito 3 hace que se excite la bobina Y1. El émbolo avanza a la posición final delantera. Mediante el pulsador S2 el circuito 1 quedando interrumpido hacia el relé K1. Todas las funciones del relé K1 retornan a la posición inicial. Por ello también se interrumpe el circuito hacia la bobina Y1. El muelle de la válvula distribuidora la hace retornar y el émbolo regresará también a la posición inicial.

CONCLUSIONES

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Se visualizó el funcionamiento de un cilindro de doble efecto, por medio de práctica en laboratorio y montaje del esquema de cada ejercicio mediante el programa Fluid Sim.

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Se accionó la secuencia lógica mediante un botón enclave.

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Se utilizaron electroválvulas distribuidoras en 5/2, con una fuente de CD y relevadores.

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Se diseñó y dibujó el diagrama de desplazamiento- fase con la ayuda de la descripción del problema.

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Se conectó el circuito y se describió mediante un informe escrito los resultados obtenidos.

Bibliografía https://es.slideshare.net/davidra7/compuertas-logicas-2282423

http://service.udes.edu.co/modulos/documentos/pedropatino/compuertas.pdf http://electronicacompleta.com/lecciones/compuertas-logicas/