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INGENIERIA INDUSTRIAL

II180 TECNOLOGIA Y AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

LABORATORIO 3

SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRONEUMATICOS (FLUIDSIM-P)

Contenido Control Electroneumático de cilindros de simple y doble efecto usando el simulador FluidSIM-P.........2 I.

INTRODUCCION........................................................................................................................ 2

II.

OBJETIVOS............................................................................................................................... 2

III.

MATERIAL Y METODOS........................................................................................................2

3.1. MATERIALES Y EQUIPOS.......................................................................................................2 3.2.

MÉTODOS.............................................................................................................................. 2

3.3.

PARTE A:................................................................................................................................ 6

Válvulas electroneumáticas biestables:.............................................................................................6 Relés de corriente directa:................................................................................................................. 7 Detectores eléctricos de rodillo:.........................................................................................................8 Pulsadores enclavados de naturaleza eléctrica.................................................................................8 Sensores magnéticos........................................................................................................................ 8 Sensores inductivos........................................................................................................................... 9 Sensores Capacitivos........................................................................................................................ 9 Sensores ópticos............................................................................................................................. 10 3.4.

PARTE B:.............................................................................................................................. 13

IV.

PROCEDIMIENTO................................................................................................................ 17

V.

LISTA DE REFERENCIAS.......................................................................................................18

VI.

EVALUACIÓN....................................................................................................................... 19

1

Control Electroneumático de cilindros de simple y doble efecto usando el simulador FluidSIM-P I. INTRODUCCION Los electroneumática, como su nombre lo dice, es una técnica que abarca dos grandes áreas neumática y eléctrica. De esta manera, el campo de aplicación se hace mucho más vasta y extensa, comparada con la neumática. Sin lugar a dudas, la incorporación de la parte eléctrica implica muchos más beneficios que desventajas. Diseñar y poner en marcha circuitos de automatización mucho más avanzados son ahora posibles, gracias al empleo de sensores de naturaleza eléctrica/ eléctrica y a la mayor flexibilidad en cuanto a la implantación de las señales de control mediante dispositivos de contactos, tales como los relés. Esta práctica pretende involucrar al estudiante con el empleo de los elementos básicos utilizados, botones, relés y sensores magnéticos, inductivos, capacitivos, entre otros. II. OBJETIVOS • Conocer los elementos básicos que intervienen en un circuito electroneumático: pulsador, pulsador enclavado, válvula electroneumática, detector final de carrera, sensores y relé de corriente directa. • Construir y aplicar funciones lógicas empleando relés, para el diseño de mandos de control electroneumáticos en secuencias de cilindros neumáticos. • Implementar circuitos con memoria para el control secuencial de cilindros de simple y doble efecto, empleando relés de corriente directa. • Aplicar el circuito de auto retención con prioridad a la activación para resolver secuencias cicladas de cilindros neumáticos, empleando relés de corriente directa.

III. MATERIAL Y METODOS 3.1. MATERIALES Y EQUIPOS • Computador • Simulador FluidSim v5

3.2.

MÉTODOS.

En la biblioteca de componentes se encuentran todos los dispositivos necesarios para diseñar un circuito electroneumático.

2

Actuadores neumáticos

Elementos de alimentación de aire comprimido

Válvulas neumáticas

Fuente de Alimentación y relé

Pulsadores y finales de carrera

Sensores

3.3. PARTE A: Realice el circuito electroneumático y responda: A) Investigar el funcionamiento de las válvulas electroneumáticas biestables, relés de corriente directa; detectores eléctricos de rodillo; pulsadores, pulsadores enclavados de naturaleza eléctrica; sensores magnéticos, inductivos, capacitivos y ópticos, así como el símbolo de cada uno de ellos. Válvulas electroneumáticas biestables: Las válvulas biestables no tienen posiciones definidas de retorno por lo que permanecen en cualquier posición hasta que se activa una de las señales de pilotaje. Por el tipo de accionamiento pues existen válvulas neumáticas biestables accionadas eléctricamente y otras de forma neumática. Los primeros son válvulas que disponen de bobina (solenoide) para cada pilotaje. Su funcionamiento consiste en activar eléctricamente el pilotaje deseado para que la válvula se desplace a su posición respectiva, aun si se des energiza, queda en la misma posición (memoria), si se requiere cambiar de posición la electroválvula, se debe energizar la bobina del pilotaje opuesto. El accionamiento eléctrico de estas válvulas se realiza por medio de un solenoide y un núcleo interno, por lo que se denomina electroválvulas.

Figura 1. Electroválvula biestable con doble pilotaje Existen otras válvulas que se accionan por pilotaje neumático, estos se colocan cerca del actuador y se activan a distancia por medio de señales procedentes de otras válvulas o de interruptores. Las válvulas biestables tienen doble pilotaje y mantienen sus posiciones por efecto del rozamiento interno. En el caso de construirse con juntas metálicas, las posiciones se bloquean mediante un retén. A continuación, se muestra una imagen donde se explica que al aplicar una señal neumática de pilotaje por Z se desplaza la corredera hacia la izquierda, conectando el suministro de presión P a la vía de utilización B. La vía A se encuentra a escape por R. La válvula permanece en esta posición hasta que recibe una señal por Y.

Figura 2. Válvula biestable con doble pilotaje neumático

Relés de corriente directa: Es un dispositivo que funciona como un interruptor, abre o cierra el paso de la corriente eléctrica, pero accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán. Estos relés están formados por una bobina y un contacto o grupo de contactos. Cuando a la bobina se le aplica tensión, el núcleo atrae a un sistema mecánico que mueve los contactos asociados. Si se quita la tensión sobre la bobina los contactos vuelven a su posición de reposo mediante un resorte.

Figura 3. Partes de un relé

Figura 4. Configuraciones de contactos de relé

Así mismo, existen dos formas de simbolizar los reles.

Figura 5. Simbología de relé Aplicación: una aplicación se puede dar para encender o apagar una luminaria de AC. a través de un circuito de corriente continua.

Figura 6. Aplicación de relé

Detectores eléctricos de rodillo: Son dispositivos llamados finales de carrera o sensores de proximidad de contacto. El detector de posiciones finales tiene un micro interruptor de accionamiento mecánico aplicando presión sobre la palanca con rodillo (por ejemplo, con la leva de conmutación de un cilindro), se activa el micro interruptor. Los contactos abren o cierran un circuito eléctrico. Al retirarse la presión aplicada sobre la palanca con rodillo, el micro interruptor vuelve a su posición inicial. Partes del final de carrera

Figura 7. Final de carrera Pulsadores enclavados de naturaleza eléctrica Estos dispositivos son también llamados zetas de emergencia, pues se trata de pulsadores normalmente tipo NC, que quedan enclavados al pulsarlos y es preciso llevarlos manualmente a la posición de reposo. Tienen forma de seta y son muy fáciles de localizar y pulsar en caso de emergencia.

Figura 8. Pulsadores enclavados Schneider Electric

Sensores magnéticos También, conocidos como detectores magnéticos, su principio de funcionamiento se basa en el uso de imanes. El interior de estos sensores está formado por dos pletinas metálicas que al aproximarlos al imán cierran o abren según sean NA o NC el contacto. Son muy utilizados en aplicaciones donde se desea detectar la posición de partes móviles sin utilizar pulsadores de posición, se puede mencionar que son similares a los finales de carrera, pero sin contacto.

Figura 9. Sensores magnéticos Sensores inductivos Son dispositivos capaces de detectar objetos metálicos situados a pequeñas distancias entre 1 mm y 30 mm, sin necesidad de contacto físico. Su campo de aplicación se orienta a procesos industriales y de automatización en células flexibles de fabricación, detectando el paso de objetos, atasco de determinadas piezas, contaje, etc. Donde se requiera cierta robustez debido a las condiciones adversas en las que trabajan, es muy resistente a polvo, aire, lluvia, no es afectado fácilmente.

Figura 10. Sensores inductivos

Sensores Capacitivos Estos sensores permiten la detección de cualquier objeto, metálico, plástico, líquidos, materiales granulados, etc. Estos sensores tienen una sensibilidad que depende del tipo de material del objeto a detectar. Es muy frecuente que se ajuste la distancia al objeto mecánicamente o bien la sensibilidad mediante un selector situado en el mismo dispositivo.

Figura 11. Sensores capacitivos Sensores ópticos Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de luz que le llega al sensor. Son aquellos dispositivos que permiten la conversión en señal eléctrica la información transportada por la luz visible o por las radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda próximas a ella: infrarrojo y ultrasonido. Existen diferentes métodos de detección, entre las cuales encontramos a la detección fotónica, dentro de este método encontramos método fotovoltaico, fotoconductor, uniones fotoconductoras, foto emisivos y foto electromagnéticos. Existe otro método de detección que es por color, dentro de este existe el método directo y de comparación. A continuación, mencionamos algunos métodos de detección en el mercado industrial         

Difusos Reflectivos Barrera Supresión de Fondo Reflectivos P/Transparentes Difusos P/Marcas y Colores Fibras Ópticas Laser Medición Infrarroja Hevy Figura 12. Sensores opticos

b) Empleando el programa de simulación Fluidsim, realice el siguiente circuito de control electroneumático de la figura 1.

Figura 13. Circuito electromecánico realizado en software fluidsim c) De acuerdo con el circuito de la figura 1, ¿qué cambios habría que hacer para que el regreso del cilindro se realice en forma automática? Se le puede agregar un sensor final de carrera al final del pistón, una vez extendido el pistón toque este final de carrera retorne el pistón de forma automática.

Figura 14. Circuito electromecánico con limit switch

d) ¿Qué aplicación industrial podría dársele al circuito? Agregar la figura o imagen de la maquina o proceso correspondiente.

Figura 1

3.4. PARTE B: Diseñe el circuito electroneumático y responda las interrogantes planteadas:

a) Diseñar el circuito mostrado en la figura 2:

Figura 15. Circuito electromecánico realizado en software fluidsim

b) Active el pulsador y observe el comportamiento del cilindro. Pregunta: ¿Cuál es el diagrama de espacio fase que se obtiene de acuerdo con el comportamiento observado? Se observa que al activar el pulsador el pistón se extiende y es detectado al final de su carrera por un sensor magnético, este ultimo hace que se active la electroválvula Y2 haciendo que el pistón se retraiga. Así como muestra su diagrama de espacio fase de este proceso.

1

2

A Figura 16. Espacio fase

3

c) Cambie el pulsador por uno con enclavamiento, repita el experimento. observe y registre los cambios en el comportamiento con respecto al punto anterior. En el primer caso se presiona el pulsador con enclave y el pistón se extiende, pero no retorna automáticamente.

Figura 17. Circuito electromecánico pulsado el pulsador con enclavamiento En la segunda parte se vuelve a presionar el pulsador con enclave y recién el pistón retorna, pues también el sensor magnético lo a detectado.

Figura 18. Circuito electromecánico pulsado por segunda vez el pulsador con enclavamiento

d) Cambie el sensor S2 por uno de rodillo. ¿Qué diferencia sustancial encuentra? ¿Qué ventajas o desventajas ofrece el cambio de sensor?

Figura 2

Figura 19. Circuito electroneumático cambiado el tipo de sensor

Figura 20. Circuito electroneumático cambiado el tipo de sensor

La desventaja de un sensor electromecánico como el de rodillo, es que al ser mecánico tiende a desgastarse con mayor facilidad y su vida útil es de menor tiempo.

e) ¿Qué aplicación industrial podría dársele al circuito? Agregar la figura o imagen de la maquina o proceso correspondiente.

3.5.

Parte C

Realizar lo siguiente: 1. Diseñe en FluidSim-P el circuito de control de mando electroneumático para que el avance de un cilindro A de doble efecto se realice cuando se oprime un pulsador B1 o un pulsador B2, ambos pulsadores son de naturaleza eléctrica. Cuando se extiende por completo el vástago, éste regresará sólo si se activa un final de carrera, ya sea de naturaleza electromecánica, eléctrica u óptica, en combinación lógica AND con un pulsador eléctrico B3. El cilindro deberá estar controlado por una válvula electroneumática biestable, deberá cuidarse el uso y aplicación correcta de los relés.

CIRCUITO NEUMATICO

CIRCUITO ELECTRICO 1

+24V

2

5

+24V

6

S1 3 P1

B1

3 B2

4

3 B3

4

3

3 4

K2

K1

4

4

4

2

5

3

R1

S1 1

R2

R1

K2

1

R2

2 A1 K1

A1 K2

A2

A2

0V

0V

AIRE COMPRIMIDO 5

1 6

Figura 21. Circuito electroneumático diseñado

2. Comentar las ventajas y desventajas de aplicar una combinación de válvulas para

construir la función lógica AND en sustitución de la válvula de simultaneidad. VENTAJAS: En una estampadora el operador tiene q presionar un pulsador y luego el otro para que tenga ocupadas las dos manos. Si el personal suelta el pulsador de uno, automáticamente esta estampadora subiría, y puede pintar parte del polo, no funciona correctamente. Para temas de seguridad

DESVENTAJAS:

Debe utilizar las dos manos, baja la productividad o tener al personal ahí siempre a. Comentar las ventajas y desventajas de aplicar el cilindro de simple efecto como actuador lineal en sustitución del cilindro de doble efecto.

VENTAJAS:

DESVENTAJAS

b. ¿Qué beneficio o valor agregado se obtuvo al realizar esta práctica para reforzar o asimilar los conceptos teóricos revisados en el tema de electroneumática?

c. Ventajas y desventajas del empleo de finales de carrera y sensores magnéticos.

VENTAJAS:

DESVENTAJAS

3. LISTA DE REFERENCIAS 

Eduardo Águeda Casado, Tomás Gómez Morales, José Martín Navarro, Ulises Martín Díaz. (2018). Neumática e hidráulica. En Sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje 2.ª edición (54). Madrid, España: Grafica Summa.



Juan Carlos Martín Castillo. (2018). Protecciones en el interior de equipos. En FPB Equipos eléctricos y electrónicos (139). España: Editex.



C.s.i.c. (1987). Introducción a los sensores. Madrid, España: CSIC.



Sergio Gallardo Vázquez. (2019). Técnicas y procesos en instalaciones domóticas y automáticas. Madrid, España: Ediciones Paraninfo, S.A.



Luis Miguel Cerdá Filiu. (2014). Instalaciones eléctricas y automatismos. Madrid, España: Paraninfo, S.A.

4.EVALUACIÓN

Asistencia a la sesión de laboratorio 3 Asistencia a la sesión de laboratorio 4 Informe escrito Total

3 pts 3 pts 14 pts 20 pts