aplicaciones neumaticas para la automatizacion de la industria 1

APLICACIONES NEUMÁTICAS PARA LA

AUTOMATIZACIÓNDE INDUSTRIAS

Conceptos básicos, elementos y esquemas

OBJETIVO DEL TRABAJO

Fortalecer académicamente al estudiante en los temas de automatización creando nuevos conceptos y desarrollando en los estudiantes nuevas herramientas de aplicación en la carrera de ingeniería

CONTENIDO A DESARROLLAR

1. NEUMÁTICA- Circuito Neumático Básico- Componentes principales de un Circuito

Neumático- Esquema Neumático- Ejemplos de aplicación- Ventajas y Desventajas de la Neumática- Aplicaciones de la Neumática en la industria- Videos

CONTENIDO A DESARROLLAR

2.AUTOMATIZACION INDUSTRIAL-Definición de Automatización industrial-Pirámide de la Automatización-Niveles de Automatización-Controladores-Objetivos de la automatización

NEUMÁTICA

Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

Circuito Neumático Básico

Componentes principales de un Circuito Neumático

Automatización neumática 8

Compresores

Compresor de pistón de una etapa

Compresor de pistón de dos etapas Compresor de diafragma

Compresores (generadores)

Para producir el aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado.

La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que recorren el circuito.

El compresor normalmente lleva el aire a un depósito para después envía el aire para el circuito del depósito.

Este depósito tiene un manómetro para regular la presión del aire y un termómetro para controlar la temperatura del mismo. El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua (humedad) que tiene el aire que se puede condensar.

Unidad de mantenimiento

La unidad de mantenimiento es el enlace entre la red de distribución de aire y el circuito neumático de control.

Este controla la presión subministrada al circuito que limpia el aire que puede añadir aceite para lubricar los componentes del circuito.

Elementos de Control

Válvulas

las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica o almacenado en un depósito.

Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La cantidad de cuadrados indican la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora.

Válvulas

Automatización neumática 16

Nomenclatura: Vías y posiciones.

Válvula de 3 vías y 2 posiciones, normalmente cerrada 3/2 con accionamiento por pulsador y retorno por muelle

Válvula de 4 vías y 2 posiciones, 4/2 con accionamiento por rodillo y retorno por muelle

Válvula 5/2 biestable accionamiento neumático Electroválvula 5/2 biestable

Válvulas distribuidoras

Válvulas distribuidoras

Válvula 2/2 Válvula 3/2 Válvula 4/2 Válvula 5/2 Válvula 5/3

NA

NC

NA

NC

Código de las vías de una válvula

CONDUCTOS NORMA ISO NORMA CETOP

Alimentación de presión P 1

Conductos de trabajo A, B, C, ... 2, 4, 6, ...

Escapes R, S, T, ... 3, 5, 7, ...

Conductos de pilotaje Z, Y, X, ... 12, 14, 16, ...

ISO, International Organization Standarization.

CETOP, Comité Europeo de las Transmisiones Óleo-hidráulicas y Neumáticas

En neumática, la ISO 1219 es equivalente a la UNE 101 149-86.

UNE, Una Norma Española.

AB

RPS

YZ 24

315

1214

ISO CETOP

Válvulas de control direccional

Válvulas de control direccional

Accionamiento de las válvulas

3/2 NC pulsador retorno muelle

4/2 pulsador retorno muelle

5/2 pilotada biestable

EJEMPLOS

Válvulas reguladoras, de control y de bloqueo

Antirretorno

Reguladora de caudal

Reguladora de caudal unidireccional

Selectora de circuito

De simultaneidadEscape rápido

Elementos de Transporte

Red de Distribución de Aire

La red de distribución de aire comprimido es el sistema de tubos que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto de utilización.

Es el conjunto de tuberias que parte del deposito, colocadas fijamentes unidas entre si y que condicen el aire comprimido a los puntos de toma para los equipos.

Factores que influyen en el diámetro en una tubería

Velocidad de circulación admisible Perdida admisible de la presión N° de puntos de estrangulación Longitud de la tubería La circulación debe estar comprendida entre 6-

10ms La caída de presión no debe superar el valor de

0.1Kp-cm2 Los puntos de estrangulación provocan caída de

presión: codos, curvaturas, desviaciones.

Caída de Presión de un Tubo de Aire Comprimido

Instalación de las Tuberías

Debe tener fácil acceso: favorecer vigilancia En los puntos mas bajos de la red de

tuberías se deben colocar dispositivos para acumular y evacuar el agua de condensación producida.

Es conveniente instalar las tuberías en forma de anillo.

La red de aire comprimido debe subdividirse en secciones mediante válvulas de bloqueo.

Perdida de carga

El diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida depresión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la caída de presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema estará amenazada y el rendimiento disminuirá considerablemente. Siempre debe preverse una futura ampliación de la demanda de aire, por cuyo motivo deberán sobredimensionarse las tuberías.

El montaje posterior de una red más importante supone grandes costos.

Dimensión de las TuberíasEl diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos existentes ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino en conformidad con: el caudal, la longitud de las tuberías, la pérdida

de presión (admisible), la presión de servicio, la cantidad de estrangulamientos en la red.

Elementos de Trabajo

ACTUADORES NEUMÁTICOS

En un sistema neumático los receptores son los llamados actuadores neumáticos o elementos de trabajo, cuya función es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en trabajo mecánico.

Cilindros Neumáticos

Los cilindros neumáticos son, los elementos que realizan el trabajo.

Su función es la de transformar la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso.

Cilindro de simple efecto

Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa. Ventaja: frenado instantáneo en cuanto falla la energía. Apertura de una puerta mientras le llaga el aire, cuando deja de llegar la puerta se cierra por la acción del retorno del cilindro gracias al muelle.

Cilindro de doble efecto

la fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno.

Fuerza que ejerce el vástagoCilindro de simple efecto Cilindro de doble efecto

Fuerza teórica

Fuerza efectiva en el avance

Fuerza efectiva en el avance

Fuerza efectiva en el retroceso

P = Presión, N/m2.

E = Empuje del muelle, N.

D = Diámetro del émbolo, mm2.

D = Diámetro del vástago, mm2.

η = Rendimiento del cilindro.

Métodos de fijación de cilindros

Aplicación de cilindros

Aplicación de cilindros

Aplicación de cilindros

Esquema Neumático

Realización del esquemaNIVEL COMPONENTE EJEMPLOS

6º Elementos de trabajo Cilindros, motores neumáticos

5º Elementos de regulación de velocidad Reguladores de caudal unidireccional

4º Elementos de potencia Válvula distribuidora para el cilindro

3º Elementos de tratamiento de señal Selectores de función “O” e “Y”

2º Elementos de entrada de señal Microválvulas acc. manual, final de carrera

1º Fuente de alimentación de energía Unidad de mantenimiento

Numeración de elementos1. Los elementos de trabajo van numerados por este orden: 1.0, 2.0...2. Los elementos de potencia o distribuidores principales llevan: 1.1, 2.1...3. Los captadores de señal se nombran con: - Los que intervienen en la salida del vástago (pares): 1.2, 1.4, 1.6... 2.2, 2.4, 2.6... - Los que intervienen en el retroceso del vástago (impares): 1.3, 1.5, 1.7. .. 2..3, 2.5, 2.7. ..4. Los elementos de regulación de velocidad: - Los que intervienen en la salida del vástago (pares): 1.02, 2.02 - Los que intervienen en el retroceso del vástago (impares): 1.03, 2.035. Los elementos auxiliares de producción y tratamiento de aire: 0.1, 0.2, 0.3...

Ejemplo de Aplicación 1

Ejemplo de Aplicación 2

Ejemplo de Aplicación 3

VENTAJAS DE LA NEUMATICA

El aire es de fácil captación y abunda en la tierra El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no

existen riesgos de chispas Los actuadores pueden trabajar a velocidades

razonablemente altas y fácilmente regulables El trabajo con aire no daña los componentes de un

circuito por efecto de golpes de ariete Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o

que dañen los equipos en forma permanente Los cambios de temperatura no afectan en forma

significativa Energía limpia

DESVENTAJAS DE LA NEUMÁTICA

En circuitos muy extensos se producen perdidas de cargas considerables

Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado

Instalaciones caras en general. Esquemas complejos de modificar y depurar Las presiones altas que trabajan normalmente no

permiten grandes fuerzas Altos niveles de ruidos generados por las descargas del

aire hacia la atmosfera

APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA EN LA INDUSTRIA

Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos químicos.

Accionamiento de puertas pesadas o calientes. Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de

acero, minería e industrias químicas. Apisonamiento en la colocación de hormigón. Pintura por pulverización. Sujeción y movimiento en la industria maderera. Sujeción para encolar, pegar en caliente o soldar plásticos. Máquinas de soldadura eléctrica por puntos. Máquinas de embotellado y envasado. Manipuladores neumáticos.

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

Dentro del campo de la producción industrial, la automatización ha pasado de ser una herramienta de trabajo deseable a una herramienta indispensable para competir en el mercado globalizado.

Ninguna empresa industrial toma a la ligera la automatización de sus procesos para aumentar la calidad de sus productos, reducir los tiempos de producción, realizar tareas complejas, reducir desperdicios o las piezas mal fabricadas y sobre todo aumentar la rentabilidad.

La historia de la automatización comienza con la introducción de maquinas para producir grandes cantidades, para lo cual era imprescindible dividir el trabajo en tareas mas pequeñas y sencillas.

La mecanización a gran escala dio lugar al comienzo de la automatización.

Definición de Automatización Industrial

Usos de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinas y procesos industriales substituyendo a operadores humanos.

Pirámide de la Automatización

Niveles de Automatización

Mecanizado:

La maquina realiza la operación, sin embargo el ser humano opera la maquina y es el responsable de seguir la secuencia de operaciones

Operación Manual:

Se elaboran las piezas sin recurrir a maquinas. El ser humano realiza las operaciones usando herramientas. Es responsable de seguir el orden correcto de operaciones.

.

Niveles de Automatización

Automatización Parcial:

La maquina realiza varias operaciones en secuencia y de forma autónoma, pero necesita de la intervención humana para poner y retirar las piezas.

Automatizado Total:

La maquina es totalmente autónoma, no necesita intervención humana. El operador realiza tareas de supervisión y mantenimiento preventivo.

Controladores

La tecnología de Control Industrial es una de las partes fundamentales para llevar a cabo lo que se llama Automatización Industrial.

Integrando elementos como:

Sensores (electrónica)

Actuadores (neumáticos o Hidráulicos)

PLC (controladores lógicos Programables)

O dispositivos de control automático con las maquinas, herramientas y el recurso humano en una planta productiva se llega a desarrollar lo que se llama un proceso productivo automatizado.

Objetivos de la Automatización

Reducir la mano de obra Simplificar el trabajo Mayor eficiencia Disminución de piezas defectuosas Mayor calidad Incremento de productividad y competitividad Control de calidad mas efectivo