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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

INTRODUCCIÓN A SISTEMAS AUTOMATICOS

ING. RICO GONZALEZ EDUARDO

PRACTICA: CIRCUITOS BÁSICOS|

ALUMNOS:

DE LA LUZ OLIVA VICTOR

RIVERA DIAZ JUAN JESUS

7MM1

13/ENERO/2015

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INDICE

1.0 INTRODUCCION …………………………………………………………………..3

1.1 Antecedentes …………………………………………………………………………3

1.2 La Neumática ………………………………...………………………………………4

1.3 Sistema Neumático ………………………….………………………………………7

2.0 DESARROLLO ………………………………….….……………………………….11

CIRCUITO 1……………………………………………………………….……………..12

CIRCUITO 2…………………………………………………………...……………..….13

CIRCUITO 3………………………………………………………………………….…..14

3.0 CONCLUSIONES ………………………………………………………….……….17

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1.0 INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

El aire es uno de los medios de energía más antiguo que conoce el hombre,

principalmente por los efectos que produce. Inicialmente se utilizó en forma natural

para impulsar barcos, molinos de viento, etc. Con el descubrimiento de la

compresión del aire, se dio un gran paso para su utilización del aire comprimido, fue

la fabricación de una catapulta, por el griego Ktesibios, hace más de dos mil años.

Aunque los conocimientos básicos de la neumática son de lo más antiguos de la

humanidad, fue hasta el siglo XIX cuando se inició la investigación sistemática de

su comportamiento y de sus reglas. Utilizándose principalmente en la minería,

industria de la construcción, ferrocarriles, etc. , sin embargo, se puede hablar de

una verdadera aplicación industrial de la neumática en los procesos productivos y

fabricación, aproximadamente desde 1950, cuando la industria se vio en la

necesidad de automatizar sus procesos de trabajo.

Se puede considerar a la automatización como el avance más importante en la

evaluación de la industria en el siglo XX, obteniéndose entre otro, los siguientes

beneficios:

Reducción de accidentes en procesos difíciles y complicados.

Reducción de costos directos de mano de obra.

Menos rechazos y consecuentemente ahorro de material.

Uniformidad en la producción

Mayor calidad en los productos

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1.2 La Neumática

La expresión Pneuma viene del griego y significa, la respiración, el viento y en

filosofía el alma. De la derivación de Pneuma, se obtuvo entre otras cosas el

concepto neumática, el cual trata de los movimientos y el proceso del aire.

Importancia industrial

A pesar de que en un inicio, la neumática no tuvo mucha aceptación, debido

principalmente a la falta de conocimiento y de personal capacitado para su

aplicación, en la actualidad no se concibe una industria moderna sin la aplicación

del aire, por ejemplo en :

Las maquinas herramienta

La aviación

La industria química

La industria automotriz, etc.

1.3 Sistema neumático

(a) Aire de la atmosfera por el compresor.

(b) Compresor, el cual puede ser de diferente tipo y capacidad.

(c) Acondicionamiento del aire, el aire aspirado contiene humedad e impurezas

que necesitan ser eliminadas por medio de secadores, filtros, etc.

(d) Válvulas, son los elementos de señalización y mando.

(e) Actuadores, elementos de trabajo (cilíndricos, motores, etc.)

(f) Herramientas o máquinas, accionadas por los elementos de trabajo

(actuadores).

Aire de la

atmosfera

Compresor

Acondicionamiento

Válvulas

Actuadores

Herramientas

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

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1.3.1 Compresión del aire

Para comprimir el aire se utilizan máquinas llamadas compresores, las cuales

aspiran el aire de la atmosfera y al comprimirlo elevan la presión al valor de trabajo

requerido. Los compresores pueden ser de varios tipos, siendo los más utilizados:

1. Compresor de émbolo: Este tipo de compresores trabajan según el principio de

desplazamiento. La compresión del aire se realiza por la admisión en un

contenedor hermético (cilindro), donde se reduce su volumen.

2. Turbocompresores: Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, el

aire aspirado por un lado es comprimido como consecuencia de la aceleración

de su masa. Son muy apropiados para grandes caudales.

3. Compresores rotativos: Este compresor está provisto de un rotor excéntrico y

de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de unas ranuras y

forman las células con la pared del cráter. Cuando el motor gira, las aletas son

comprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cráter.

Proceso de compresión

a) Compresor: máquina térmica que produce aire comprimido y que utiliza un

elemento llamado compresor o cabeza del compresor que se encarga de

elevar la presión del aire al valor del trabajo deseado. Los compresores son

máquinas cuya finalidad es aportar energía a los fluidos compresibles para

hacerlos fluir aumentando al tiempo su presión.

b) Enfriador posterior: la compresión del aire se desarrolla un calor, esta debe

desaparecer. En compresores de baja capacidad las propias aletas se

encargan de disipar el calor, porque son aletas de refrigeración. En

compresores mayores hay que colocar un ventilador adicional para así

evacuar el calor. Si la compresión es muy grande, más de 30 KW de potencia,

Compresor Enfriador

posterior

Separador de

condensados

Recipiente

Secador

Red de tubería

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

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los compresores tendrían que tener un sistema de refrigeración por

circulación en agua en un circuito cerrado o abierto. Tal vez la desventaja de

este enfriador es su costo, pero la ventaja es que a la larga el compresor dura

y rinde más.

c) Separador de condensados: Elimina las condiciones de agua producidas al

enfriarse el aire. El separador de condensados puede ser parte integrante del

enfriador o bien, ser una unidad independiente, en cualquier caso constituye

un aparato a presión.

d) Recipiente: El aire comprimido es quizás la única forma de energía fácilmente

almacenable, suelen utilizarse para este propósito tanques o depósitos de

muy variados tamaños. Todas las plantas de producción de aire comprimido

tienen normalmente uno o más depósitos de aire. Sus dimensiones se

establecen según la capacidad del compresor, sistema de regulación,

presión de trabajo y variaciones estimadas en el consumo del aire.

e) Secador: Los secados de aire comprimido por enfriamiento hacen enfriar el

vapor de agua para obtener agua para luego poder separarla. Para esto el

aire tiene que pasar por diferentes procedimientos:

1. El aire comprimido se seca pasando por el intercambiador que es

un evaporizador

2. Se separa el agua

3. El aire enfriado pasa por los el grupo frigorífico, otro evaporizador

y se enfría a un más.

4. Se separa el agua que quedaba

El aire comprimido pasa atreves de unas sustancias que lo secan.

f) Red de tubería: 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. Se puede agrupar los diferentes tendidos de red en dos

grandes bloques: la red abierta y la red cerrada. Esta última es la más

usada ya que el aire puede pasar uniformemente por diferentes secciones,

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también puede ser mucho más compleja ya que se puede interconectar; de

esta forma se puede controlar más el aire comprimido.

En las redes de distribución en el aire comprimido no solo es importante el

correcto dimensionado sino también la correcta instalación de las mismas.

1.4 CIRCUITO NEUMATICO

Un circuito neumático es un conjunto de actuadores, válvulas y conductos que

combinados de una forma determinada son capaces de cumplir una misión

específica.

1.4.1 LOS CUATRO ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO

1º 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

manómetro termómetro

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2º 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).

filtro

regulador de

presión

lubricador

unidad de mantenimiento

3º. 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:

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válvula 2/2

Normalmente cerrada y retorno por muelle.

Frecuentemente se acciona por pulsador, pedal o

palanca como llave de paso.

válvula 3/2

Normalmente cerrada y retorno por muelle.

Frecuentemente se acciona por pulsador, pedal

o palanca como llave de arranque.

válvula 5/2

Frecuentemente gobierna el movimiento de los

cilindros de simple efecto, pilotada por aire en

ambos lados.

otras válvulas

Físicamente están formadas por un “cuerpo” donde se ubican los conductos internos

y orificios de salida y un “elemento móvil” que puede ser de asiento o corredera que

nos va a dar las distintas posiciones de la válvula. Todas llevan algún tipo de

accionamiento:

Manual: general, pulsador seta, palanca y pedal (todos con o sin

enclavamiento)

Mecánico: palpador, muelle, rodillo y rodillo abatible unidireccional.

Neumático: por presión de aire.

Eléctrico: por un electroimán.

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º Elementos actuadores: Transforman la energía de presión del aire en energía

mecánica. Pueden ser cilindros, de movimiento alternativo, o motores, de

movimiento rotativo.

motor con un sentido de

giro

Cilindro de simple efecto

Salida vástago: Fs = P.S - Fm - Fr Fm =

K.x

Entrada vástago: Fe = K.x - Fr

motor con doble sentido

de giro

Cilindro de doble efecto

Salida vástago: Fs = P.Ss - Fr Ss =

D2/4

Entrada vástago: Fe = P.Se - Fr Se

= (D2-d2)/4

Volumen desplazado por ciclo y P de trabajo: V =

(2D2-d2)L/4

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2.0 DESARROLLO:

1. Realizar en papel los circuitos propuestos por el profesor en clase y solicitar

su revisión para VoBo.

2. En el laboratorio pedir el material necesario para poder armar los circuitos

ya revisados.

3. Realizar los circuitos físicamente, probar su funcionamiento y solicitar la

revisión al profesor o al encargado del laboratorio para su VoBo.

4. Observar el funcionamiento de cada componente, y comprobar que lo dicho

en clase es correcto.

MATERIAL:

1 válvula 5/2 con pilotaje en ambos lados.

1 válvula 3/2 NA en posición de reposo.

1 válvula 3/2 con pilotaje en ambos lados.

3 válvulas 3/2 NC con botón pulsador y reposicionamiento de muelle.

2 válvulas 3/2 con rodillo abatible y reposicionamiento de muelle.

3 válvulas unidireccional, regulador de caudal.

1 válvula selectora

1 cilindro de doble efecto

1 unidad de mantenimiento

Mangueras

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CIRCUITO1. Realizar el diagrama de control neumático para un cilindro de doble efecto el cual es

puesto en marcha por medio de un botón pulsador y el regreso es en forma automática a través

del límite de carrera.

DIAGRAMA DEL CIRCUITO 1 CIRCUITO FISICO

FIRMA DEL CIRCUITO

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CIRCUITO 2: CICLO UNICO

Diagrama del circuito 2

CIRCUITO FISICO FIRMA DEL CIRCUITO

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CIRCUITO 3: CICLO AUTOMATIZADO

CIRCUITO 3

CIRCUITO FISICO FIRMA DEL CIRCUITO

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3.0 CONCLUSIONES

De La Luz Oliva Víctor

En esta práctica se demostró que existen varias formas de realizar una misma

función en un circuito neumático. Se tiene que considerar el material disponible, el

costo de este y el objetivo del circuito, esto con el fin de optimizar alguna producción

en el futuro o para la resolución de problemas en el campo laboral.

En la práctica también se pudo comprobar la teoría vista en el salón de clase

relacionada con el funcionamiento de las válvulas, y de los diferentes elementos

neumáticos. Una vez más se comprobó la nomenclatura y constitución de las

válvulas y se aprendió a conectar un circuito neumático.

Rivera Díaz Juan Jesús

Al realizar los circuitos se comprobó si estos estaban diseñados correctamente.

Puedo decir que si debido a que cada circuito realizo lo indicado.

Se comprobó todo lo indicado por el profesor en la clase, cada circuito realizo todo

lo estudiado en las clases anteriores.

Algo muy importante fue el aprendizaje sobre la forma de trabajar, los cuidados del

equipo y sobre todo el mantenimiento de estos para un buen uso.

Finalmente esta fue una práctica donde se aplicaron los conceptos elementales de

la neumática, en base a esta práctica se podrán realizar prácticas más complejas.