aplicaciones neumaticas para la automatizacion de la industria 1
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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