Fluidsim Guion Practicas Neumatica

NEUMTICA E HIDRULICA

PRCTICA 1:

INTRODUCCIN A LA SIMULACIN Y CONSTRUCCIN DE CIRCUITOS.

UNIVERSIDAD DE LENrea de Ingeniera de los Procesos de Fabricacin

rea de Ingeniera de los Procesos de Fabricacin Universidad de Len

Prcticas de Neumtica e Hidrulica. 2

PRACTICA 1. INTRODUCCIN A LA SIMULACIN Y

CONSTRUCCIN DE CIRCUITOS.

1. PANTALLA GENERAL DEL PROGRAMA

El objetivo de este captulo es que te familiarices con las funciones ms importantes para

la simulacin y construccin de circuitos con el programa FluidSIM-P, de la empresa

FESTO. FluidSIM-P es una herramienta de simulacin para la obtencin de conocimientos

bsicos de neumtica. Es recomendable que antes de seguir con la prctica repases los

conceptos de posiciones, vas y mando de una vlvula neumtica.

Una caracterstica importante de FluidSIM es su relacin con la funcin y simulacin

CAD (Computer Aided Design Diseo Asistido por Ordenador). Este programa permite,

por una parte, realizar un esquema DIN de diagramas de circuitos; por otra parte, posibilita

la ejecucin de una simulacin sobre la base de la descripcin de los componentes fsicos.

De esta forma se establece una divisin entre la elaboracin de un esquema de circuito y su

simulacin.

Sigue los siguientes pasos para iniciar el programa:

Enciende el ordenador y la pantalla.

Ejecuta el programa FluidSIM haciendo doble clic con el botn izquierdo del ratn

sobre el icono del programa que aparece en el escritorio de Windows.

Tras unos segundos aparece en tu monitor la pantalla de trabajo de FluidSIM, que se

puede observar en la figura 1.1. En la parte izquierda se encuentra la biblioteca de

componentes. sta biblioteca contiene los componentes neumticos y elctricos que se

emplearn durante el diseo de nuevos circuitos. Hay que hacer notar que en esta biblioteca

slo figuran un conjunto bsico de componentes, ya que en la realidad existen ms tipos de

componentes. Sin embargo, esto no afecta casi al desarrollo del circuito ya que los elementos

incluidos son los que se usan con ms frecuencia.

En la parte superior de la pantalla se encuentra la barra del men, donde se encuentran

todas las funciones necesarias para la simulacin y construccin de los circuitos. Debajo de



esta barra de mens se encuentra la barra de iconos, que son atajos a las funciones ms

usuales de la barra de mens.

En la parte inferior de la pantalla se encuentra la barra de estado, que informa de los

clculos y las acciones que est realizando el programa en cada momento. En el modo de

edicin de circuitos esta barra muestra la denominacin de los componentes que se

encuentren debajo del cursor del ratn.

Figura 1.1. Pantalla general de FluidSIM-P

Para ello vamos a comenzar explicando los principales iconos y las opciones de men de

este programa.

La lista de iconos consta de ocho grupos de funciones en total:

Opciones de archivos de circuito.

El icono abre una hoja en blanco para comenzar el diseo de un nuevo circuito.

Biblioteca de componentes

Barra de mens

Barra de iconos

Barra de estado



El icono abre una serie de ventanas con la biblioteca de circuitos previamente

diseados y guardados.

El icono abre un circuito previamente guardado.

El icono guarda en disco el circuito actual.

Imprimir el contenido de la ventana (circuitos, imgenes de componentes, etc.)

Opciones de edicin de circuitos.

El icono deshace ltima accin. Se pueden deshacer hasta 128 acciones anteriores.

En caso de que se quiera rehacer una accin que se ha deshecho, es necesario ir a las

opciones de men: EDICIN + REPETIR.

El icono corta el componente o la parte del diagrama que previamente se ha

seleccionado.

El icono copia en el portapapeles de Windows el componente o la parte del diagrama

que previamente se ha seleccionado seleccin.

El icono pega en el diagrama actual el contenido del portapapeles de Windows,

componente o parte del diagrama que previamente se ha seleccionado y copiado.

Mediante un clic en el botn izquierdo del ratn se selecciona el componente sobre el que

se encuentre el cursor (flecha) en ese momento. Si se quieren seleccionar varios

componentes a la vez hay dos opciones: o bien se pulsa en los componentes mientras se

mantiene presionada la tecla CTRL.; o bien se hace un rectngulo elstico que enmarque los

componentes a seleccionar. Este recuadro elstico se hace pulsando el botn izquierdo del

ratn y arrastrando el ratn sin soltar el botn izquierdo. La flecha del ratn no debe estar

sobre ningn componente cuando se inicie el marcado del rectngulo.

Para seleccionar todos los componentes que hay en pantalla se puede elegir la opcin de

men: EDICIN + SELECCIONAR TODO



Insertar plantilla de cuadrcula.

Para modificar la configuracin de la plantilla se debe acceder a travs de los mens con

la secuencia: OPCIONES + CUADRCULA. Aparece una ventana de dilogo en la que se

pueden escoger los siguientes valores de configuracin de la plantilla:

- ANCHO: define la magnitud de la anchura de la malla de la cuadrcula.

- ESTILO: define el tipo de smbolo que se usa para representar la malla.

- MOSTRAR CUADRCULA: activa o desactiva la visualizacin de la cuadrcula.

Figura 1.2. Ventana de dilogo para la plantilla cuadriculada.

Opciones de visualizacin zoom.

La ventana del circuito, la del diagrama y la biblioteca de componentes pueden

aumentarse por medio de , o bien disminuirse presionando .

El icono permite hacer un rectngulo elstico de forma que todo lo que quede dentro

de l se podr aumentar.

El icono permite cambiar entre el modo de visualizacin anterior y el actual.

Para ver la totalidad del diagrama se debe pulsar el icono .

El icono permite ver el circuito en tamao natural, sin aumentar ni disminuir.

Comprobacin grfica de circuitos.



Puede examinarse el circuito antes de iniciarse la simulacin, por si ste tuviera errores

grficos. En concreto se comprueba lo siguiente:

- Conductos que atraviesan componentes.

- Conductos superpuestos.

- Componentes superpuestos.

- Conexiones superpuestas y que no encajan.

- Conexiones neumticas que estn abiertas.

- Cilindros con la misma designacin.

- Marcas que no encajan.

Opciones de simulacin de circuitos.

Estos iconos se han de utilizar una vez se ha diseado el circuito y se han comprobado sus

conexiones. Veamos en primer lugar el significado de los iconos y despus entraremos en

detalles de la simulacin propiamente dicha.

El icono inicia la simulacin del circuito.

El icono para la simulacin del circuito.

El icono detiene temporalmente la simulacin, de forma que se puede continuar

despus pulsando de nuevo .

El icono vuelve atrs y reinicia la simulacin.

El icono inicia la simulacin paso a paso.

El icono inicia la simulacin hasta el prximo cambio de estado.

2. OPCIONES DE CONTEXTO

Veamos algunas de las opciones que tenemos para cambiar el contexto de definicin de

los circuitos y otras opciones grficas que aparecen durante el diseo y simulacin de stos.



Unidades

En primer lugar hay que hablar de las unidades. Ya sabemos que este es un aspecto

fundamental en neumtica. Por defecto, el programa trabaja con las siguientes unidades:

Magnitud medida Smbolo representado Unidad

Presin

Caudal

Velocidad

Grado de apertura

Tensin

Corriente

P

Q

V

%

U

I

Bar

l/min

m/s

%

V

A

El valor de estas magnitudes puede aparecer o no sobre los diversos elementos del

circuito durante la simulacin. Por defecto no aparece, pero para que aparezcan basta con ir

al men VER + MEDIDAS DE ESTADO y aparece la ventana que se muestra en la figura

2.1. Las opciones que existen para cada una de las magnitudes o medidas de estado son las

siguientes:

Figura 2.1. Ventana de dilogo para la presentacin de las medidas de estado.



- NINGUNA: no aparece la medida de estado sobre el circuito.

- PARTICULAR: presenta los valores de estado slo en aquellos puntos de conexin

que han sido seleccionado previamente por el usuario.

- TODO: presenta los valores de estado en todas las conexiones.

Para representar variables de estado sobre conexiones individuales, se debe elegir

previamente la conexin. Para ello hay que hacer doble clic en modo edicin sobre una

conexin o bien en el men EDICIN + PROPIEDADES. Se abre la ventana que se muestra

en la figura 2.2.

Figura 2.2. Ventana de dilogo de una conexin.

El campo Mostrar unidades de medida permite marcar con una cruz las medidas de

estado que se van a sealar en esta conexin, siempre y cuando en la ventana de medidas de

estado se haya elegido la opcin PARTICULAR.

El campo Tapn ciego permite cerrar la conexin del componente, para aquellos casos

donde no se conecta ningn tubo ni se conecta directamente a la atmsfera.

Las modificaciones realizadas en el modo de presentacin de las medidas de estado, slo

tienen efecto para el circuito actual. Si se cierra el circuito y se abre uno nuevo el programa

retoma los valores puestos por defecto. Para definir las modificaciones realizadas como

valores por defecto para otros circuitos posteriores se debe presionar en los mens:

OPCIONES + GUARDAR CONFIGURACIN ACTUAL

Las medidas de estado son magnitudes vectoriales que se representan por su cantidad y

direccin. Por tanto, durante la simulacin del circuito la direccin de estas magnitudes se

representa con una flecha para el flujo o un signo para la velocidad, fuerza y corriente (+ si



es hacia un componente; - si es desde un componente). El indicador de direccin de flujo se

puede desactivar o activar en la opcin de men

VER + MOSTRAR LA DIRECCIN DEL CAUDAL

Representacin de los conductos

Los colores de los conductos durante la simulacin tienen el siguiente significado:

Color Significado

Azul oscuro

Azul claro

Rojo claro

Conducto con presin

Conducto sin presin

Conducto elctrico cargado

Para el caso de los conductos con presin (color azul oscuro), el grosor indica lo

siguiente:

Grosor Significado

Fino

Grueso

Presin inferior a la de trabajo

Presin de trabajo

3. EJEMPLO INICIAL DE SIMULACIN.

Para irnos familiarizando con el entorno, vamos a abrir y simular uno de los circuitos que

ya estn diseados.

Abre la biblioteca de circuitos presionando el icono .

Pulsa el icono las veces que haga falta hasta que veas bien los circuitos.

Haz doble clic sobre el circuito con el nombre bild5b14.ct.

Aparece la siguiente ventana:



Figura 3.1. Circuito demostracin simulacin.

Antes de simular comprobemos el modo de representacin de las medidas de estado.

Asegrate de que la velocidad aparece en todas las conexiones, mientras el resto de variables

(grado de abertura, presin, caudal, tensin y corriente) estn en modo particular.

Asegrate tambin que est activado el indicador de direccin de flujo.

Maximiza la ventana del circuito para verlo bien .

Comprueba que el circuito no tiene errores grficos pulsando .

Haz clic sobre para iniciar la simulacin.

En este momento se pasa del modo edicin al modo simulacin, y la flecha que representa

al ratn se convierte en una mano. Observa el color y grosor de los conductos y analiza lo

que ocurre.

Arrastra con el ratn el cursor (mano) sobre la vlvula y haz clic sobre el mando.

Analiza los cambios en el circuito y contina haciendo pruebas.

Analiza el valor de las variables de estado (presin, caudal, flujo y grado de abertura)

durante la simulacin.



4. DISEO DE UN CIRCUITO

Una vez vistos los aspectos bsicos del programa FluidSIM-P, vamos a disear un primer

circuito muy elemental e iremos profundizando en otras opciones del programa.

Como ya se ha explicado en teora, todo sistema de automatizacin consta de una parte

operativa y otra de control. En la parte operativa se encuentran los sensores y actuadores que

interaccionan con el entorno, mientras que en la parte de control se encuentra la lgica de

control del sistema. Esta parte de control recibe las seales de los sensores que indican el

estado actual del sistema y en funcin de esto, dan las rdenes oportunas a los actuadores. Se

puede decir que la parte de control enlaza los sensores con los actuadores.

Teniendo en cuenta esto, veamos los casos de control directo de un cilindro de simple

efecto y de un control indirecto de un cilindro, en este caso de doble efecto.

CASO 1: Control directo de un cilindro:

Abre un circuito nuevo.

Pincha sobre la biblioteca de componentes y arrastra el smbolo del cilindro de simple

efecto sobre la hoja en blanco. Colcalo en la parte superior de la hoja.

Haz lo mismo con el smbolo de la vlvula 3/2 normalmente abierta (tres vas y dos

posiciones) con mando por pulsador y resorte. Colcalo en la parte inferior de la hoja.

Ahora debes conectar ambas vlvulas con conductos. Para ello pincha sobre la

conexin superior de la vlvula 3/2 y arrastra sin soltar el botn del ratn hasta la conexin

inferior izquierda del cilindro. Puedes observar como se han unido mediante un conducto.



Figura 4.1. Caso 1: control directo de un cilindro de simple efecto.

Ahora falta conectar el circuito a la toma presin. Coloca siguiendo el procedimiento

anterior la toma de presin debajo de la vlvula 2/3 y enlzala con la conexin inferior

izquierda de la vlvula.

En este punto el circuito debe ser como el de la figura 4.1.

Haz doble clic sobre la conexin del cilindro para que se muestre la ventana de las

variables de estado, y marca la presin y el caudal.

Ahora ya est todo preparado para iniciar la simulacin.

Comprueba que no hay errores grficos pulsando .

Inicia la simulacin pulsando .

Observa que los componentes no se mueven, pero se muestran las variables de estado y

los colores y grosores de los conductos cambian para indicar donde hay presin (recuerda las

tablas anteriores).

El programa est esperando ahora que pulses el mando de la vlvula. Hazlo como antes y

observa los cambios que se producen en las variables, en las flechas de caudal y en los

conductos. Podrs observar que casi no tienes tiempo para apreciar lo que ocurre.



Vamos a cambiar el modo de simulacin a simulacin paso a paso. Para ello, ya sabes que

tienes que parar la simulacin actual con y despus pulsar . Ahora pulsa otra vez el

mando de la vlvula 3/2 y observa como la simulacin se detiene al final de la salida del

vstago del cilindro. Se ha parado despus de un paso o accin. Para que contine con el

siguiente paso vuelve a presionar y as sucesivamente. Ahora ya puedes visualizar mejor

lo que ocurre y los valores que toman la presin y el caudal.

Estudio del circuito: el circuito que has diseado y simulado se conoce como control

directo de un cilindro, en este caso de simple efecto. La razn es que el nivel de sensores y el

nivel de potencia o control del cilindro (vlvula 3/2) estn fusionados en uno slo. Como en

los circuitos de control elctricos, hay una etapa de mando, que es el pulsador que inicia el

proceso, y otra etapa de potencia, que acta sobre los motores y suele estar alejada del

operario por seguridad. Aqu ocurre lo mismo, pero en este caso la vlvula de mando y la

vlvula de potencia estn unidas en una sola vlvula. Este caso slo se da cuando los

cilindros que se mandan son pequeos, de poca potencia, y no hay riesgo para el operario.

Observa que el circuito representado utiliza un cilindro de simple efecto, y la vlvula

necesaria para controlarlo es una del tipo 3/2 (tres vas y dos posiciones).

Caso 2: Control indirecto de un cilindro.

Cuando los cilindros u otros actuadores finales son de elevada potencia, como los

empleados por ejemplo en una prensa de doblado de chapa metlica, la parte de mando

(donde est el operario) se debe alejar de la parte de control del cilindro para proteger al

operario de posibles daos. Es necesario por tanto utilizar dos vlvulas distintas, una para

el mando y otra para el control del cilindro. Vemoslo.

Cierra el circuito anterior sin guardar los cambios.

Abre una nueva hoja en blanco.

Coloca un cilindro de doble efecto en la parte superior-centro de la hoja.



Coloca una vlvula 5/2 debajo del cilindro en el centro de la hoja pilotada

neumticamente (la seal de mando es aire a presin) por ambos lados.

Coloca una vlvula 3/2 con mando por pulsador y por resorte en la parte inferior

izquierda de la hoja y otra en la parte inferior derecha (vlvulas ya utilizadas antes).

Coloca la toma de presin.

Une las vlvulas con conductos tal como se muestra en la figura 4.2.

Si te equivocas con algn conducto puedes borrarlo si lo seleccionas y pulsas la tecla

DEL en el teclado. Para lograr la unin en T con un conducto ya existente (punto negro

gordo) debes arrastrar el ratn desde la conexin de la vlvula hasta el conducto donde vas a

hacer el empalme. Puedes tambin cambiar el tipo de trazo de los conductos si haces dos

veces clic sobre ellos.

Observa tambin como puedes reorganizar el trazado de los conductos seleccionndolos

con el ratn y arrastrndolos. Lo mismo puedes hacer con los componentes. Incluso puedes

rotarlos con la opcin de men EDICIN + GIRAR, seleccionando previamente el

componente a rotar. Prueba diversas configuraciones.

Figura 4.2. Caso 2: control indirecto de un cilindro de doble efecto.



Verifica que no hay errores de conexin.

Inicia la simulacin paso a paso. Recuerda que una vez que has presionado la vlvula

3/2 de la izquierda debes ir pulsando sucesivamente el icono para ver los distintos estados por los que pasa el circuito. Cuando el cilindro ha salido completamente, debes pulsar el mando de la vlvula 3/2 de la derecha, para que regrese el cilindro a su posicin original.

Puedes observar como las vlvulas de mando son independientes de la vlvula de control del cilindro, por lo que se pueden ubicar fsicamente en la fbrica alejadas (control indirecto).

Inicia de nuevo la simulacin, pero est vez en modo normal.

Haz doble clic sobre el cilindro. Observa como se abre una nueva ventana que muestra un diagrama de espacio-tiempo.

Juega con los mandos de las vlvulas 2/3 para hacer salir y entrar al cilindro y observa como el estado del cilindro se representa en esta nueva ventana, con los lapsos de tiempo que pasan entre una accin y otra. Sobre esta ventana tambin se puede usar los iconos de zoom. Ms adelante utilizaremos estos diagramas.

Figura 4.3. Diagrama espacio-tiempo.

Caso 3: control de un cilindro con accionamiento de finales de carrera.

Vamos a complicar un poco ms el circuito. En este caso el regreso del cilindro no se va efectuar de forma manual, presionando un pulsador, sino que vamos a automatizarlo de forma que cuando llegue al final de su carrera vuelva inmediatamente. Para ello necesitamos



aadir un sensor que detecte que el cilindro ha salido del todo, y este sensor va a ser un final de carrera.

Cierra el circuito anterior sin guardar los cambios.

Abre una hoja nueva y coloca las vlvulas tal y como se muestran en la figura 4.4.

Figura 4.4. Caso 3: control con final de carrera.

La vlvula de rodillo debe ser activada por el vstago del cilindro cuando ha salido completamente. La posicin de esta vlvula en el diagrama del circuito no coincide con la posicin fsica real cuando montemos el circuito. Para indicar en el diagrama que esta vlvula de rodillo es accionada por el vstago del cilindro, hagamos los siguientes:

Figura 4.5. Regla de distancias para el control del cilindro.

Coloca una regla de distancia ligeramente por encima del cilindro, como se muestra en la figura 4.5. La regla de distancias se coloca automticamente cerca del cilindro en la posicin correcta.

Haz doble clic sobre la regla de distancias. Aparece la siguiente ventana.



Figura 4.6. Ventana de dilogo de la regla de distancias.

El campo MARCA sirve para introducir los nombres de las marcas de los interruptores lmite (final de carrera) que deben ser accionados por el vstago del cilindro.

El campo POSICIN define las posiciones exactas donde se coloca el interruptor lmite con relacin al cilindro.

Introduce en la primera lnea el texto Y1 como marca y el valor 35 como posicin. Cierra la ventana y observa como aparece la marca en la posicin adecuada de la regla de distancias. Ah es donde est colocada la vlvula de rodillo.

Ahora solo queda decirle al programa que el interruptor Y1 es la vlvula de rodillo que hemos dibujado en nuestro circuito. Haz doble clic justo sobre el rodillo de la vlvula. Aparece la ventana que se muestra en la figura 4.7., donde debes introducir la denominacin del componente, es decir, Y1.

Verifica las conexiones e inicia la simulacin. Analiza el funcionamiento del circuito utilizando la simulacin paso a paso si es necesario.

Figura 4.7. Cuadro de dilogo para designar a una vlvula de rodillo.

Caractersticas de los componentes.



Hasta ahora nos hemos fiado de los componentes que por defecto nos proporciona el programa a travs de su biblioteca. Sin embargo, puede ocurrir que las caractersticas tcnicas de estos componentes no sean las adecuadas a nuestro caso particular. Por ejemplo, haz lo siguiente:

Haz doble clic sobre el cilindro del circuito anterior. Aparece la siguiente ventana, figura 4.8.

Figura 4.8. Caractersticas de un cilindro por defecto.

Puede ocurrir que nosotros queramos colocar un cilindro con carrera mxima 250, y que en reposo este el vstago 50 mm fuera del cilindro. En este caso podemos modificar los valores en la ventana. Tambin se puede modificar la designacin de este elemento en el circuito.

Prueba a hacer estos cambios y observa ahora la posicin del cilindro.

De la misma manera que hemos cambiado las caractersticas del cilindro, se pueden cambiar las de otros componentes. En la tabla 4.1. se indican los componentes configurables. Sus parmetros se pueden modificar haciendo doble clic sobre el smbolo del componente cuando est en el circuito, o bien con la opcin de men EDICIN + PROPIEDADES.

Componente Parmetro configurable

Cabeza conmutadora de vaco Cilindro

Contador de preseleccin (elctrico) Contador de preseleccin (neumtico)

Fuente de aire comprimido Interruptor de presin diferencial

Rel de deceleracin Sensor analgico de presin Unidad de mantenimiento

Vlvula antirretorno estranguladora Vlvula de conmutacin a presin

Vlvula de deceleracin Vlvula reguladora de presin

Regla de distancia

Presin nominal Denominacin, fuerza, carrera mx., posicin del pistn.

Valor de cmputo Valor de cmputo Presin de servicio Presin diferencial

Tiempo de deceleracin Presin de conmutacin

Presin de servicio Grado de abertura Presin nominal

Grado de abertura Presin de servicio

Posiciones de los interruptores

Tabla 4.1. Componentes configurables.



Por ltimo, hasta ahora hemos trabajado con las representaciones simblicas de los componentes. Sera interesante poder visualizar el componente real y leer sus caractersticas. Esto lo podemos hacer si pulsamos el botn derecho del ratn sobre un componente. Se despliega un men de contexto donde aparecen, entre otras, dos opciones: Foto del componente y Descripcin del componente.

Prueba estas opciones sobre los diferentes componentes del circuito o sobre los componentes de la biblioteca.

Cierra el circuito sin guardar los cambios y sal del programa.

5. MONTAJE Y PRUEBA DEL CIRCUITO

Una vez que hemos simulado y comprobado que el diseo del circuito es correcto y funciona bien, vamos a proceder al montaje en el banco de prueba neumtico. En concreto vamos a montar el ltimo circuito que hemos visto. Pero antes ten en cuenta las siguientes normas de seguridad:

Cuando usas un sistema neumtico recuerda que ests tratando con aire comprimido y con componentes que son capaces de ejercer grandes fuerzas.

1. Nunca dirijas el aire comprimido a nadie.

2. No conectes la fuente principal de aire hasta que el circuito est completamente conectado. Los tubos desconectados pueden dar latigazos y causar lesiones.

3. Si notas que el aire escapa por la juntas o componentes, cierra la fuente principal de aire inmediatamente.

4. Cierra siempre la fuente principal de aire antes de modificar el circuito.

5. Mantn las manos alejadas de las partes mviles tales como los vstagos de los cilindros.

Antes de iniciar el primer montaje, vamos a familiarizarnos con el compresor y la placa de conexiones mltiple.

El compresor posee dos elementos de inters ahora: el regulador de presin y la llave de apertura/cierre. Girando la llave de apertura/cierre puedes abrir o cerrar la fuente principal de aire. Es aqu donde debes actuar cuando quieras cerrar el aire antes de modificar el circuito.

Respecto al regulado de presin, es el elemento que nos permite fijar la presin de aire que queremos alcanzar. Este elemento est compuesto por un manmetro y por un presostato en forma de capuchn. Para fijar la presin de salida levanta suavemente el capuchn y gralo hasta que la marca se contraponga con la presin adecuada en la escala. Una vez hecho esto baja el capuchn, quedar as bloqueado el presostato. Observa la indicacin del manmetro.

Coloca el presostato del compresor a 2 bar.



Respecto a la placa de montajes del banco neumtico, puedes observar como est compuesta por unas guas dispuestas horizontalmente (figura 4.9). Estas guas sirven de base para sujetar los componentes. Coge uno de los componentes y observa como estn montados sobre una base que no forma parte de la vlvula en si. Esta base es la que debes introducir entre dos guas en la placa.

La forma de colocar el componente es introduciendo primero la parte superior de la base contra la gua superior, y despus la parte inferior de la base contra la gua inferior. Tienes que hacer una ligera presin. Para quitar el componente debes hacer la misma operacin pero a la inversa, extrae primero la parte inferior de la base del componente.

Puedes observar tambin que el banco posee dos hileras de racores a los lados. Estos racores son las tomas de presin que debes utilizar a la hora de conectar los componentes. Para ello debes coger un adaptador e insertarlo haciendo una ligera presin. Une el tubo de plstico ahora al adaptador.

Por ltimo, observa como en la parte superior del banco se encuentra la unidad de acondicionamiento. Recuerda que esta unidad filtra el aire, elimina el vapor de agua que contiene y lo lubrica ligeramente. Esta unidad de acondicionamiento posee un regulador de presin con un manmetro. El funcionamiento es idntico al que ya hemos visto para el compresor. Asegurate de que llega presin (2 bar) al banco.

Ahora ya estamos preparados para hacer el montaje. Sigue los siguientes pasos:

Identifica las vlvulas y los cilindros para hacer el ltimo circuito que has diseado. Recuerda que las vlvulas llevan una etiqueta con el smbolo correspondiente. Respecto a los cilindros, para distinguir si son de simple o doble efecto, mira a ver cuantos orificios de entrada tienen.

Figura 4.9. Esquema de la placa de montajes

Identifica en las vlvulas de distribucin los orificios de entrada, los de trabajo, los de escape y las tomas para los accionamientos.

Guas

Tomas de aire

Unidad de acondicionamiento



Asegrate de que la llave principal de presin en el compresor est cerrada. Coloca los componentes en la placa de montaje de forma ordenada, tal como hiciste en el programa FluidSIM con el diagrama. Ahora, sin embargo, la vlvula de rodillo debe ubicarse en las proximidades del cilindro, pues debe ser accionado por el vstago de ste.

Enlaza las vlvulas entre si con los conductos de plstico. Para introducir el conducto en el racor correspondiente de la vlvula haz una ligera presin. Para extraer el conducto de un racor debes pulsar el extremo del racor hacia dentro mientras tiras del conducto.

Para saber dnde debes conectar cada conducto, analiza el smbolo que est en la etiqueta de la vlvula e identifica la correspondencia con cada uno de los orificios de la vlvula (identificados mediante letras A, B, P, R1 ....).

Recuerda que las tomas siguen la siguiente nomenclatura:

A, B, son las vas de trabajo.

R1, R2, .. son las vas de escape.

P es la toma de presin.

Abre la llave de paso del compresor y prueba el circuito.





PRCTICA 2: DISEO Y SIMULACIN DE CIRCUITOS ELEMENTALES.



PRACTICA 2. DISEO Y SIMULACIN DE CIRCUITOS NEUMTICOS ELEMENTALES

2.1. OBJETIVOS DE LA PRCTICA.

El objetivo de esta prctica es iniciar al estudiante en el diseo, simulacin y prueba de

circuitos neumticos. En esta prctica se estudiarn circuitos con un solo actuador, con el

objeto de que sea ms sencillo analizar las distintas formas de gobernar a un cilindro. Se

plantean diversos ejercicios a resolver que implican el uso de una gran diversidad de

vlvulas, tipos de accionamientos, sensores y vlvulas lgicas, de forma que el alumno se

familiarice con estos aspectos, antes de abordar en prcticas sucesivas circuitos ms

complejos.

A diferencia de la prctica anterior, en esta segunda prctica se parte del hecho que el

alumno ya conoce las funciones y caractersticas de los diversos componentes neumticos,

as como las principales opciones del programa de simulacin FluidSIM y del banco

neumtico. Partiendo de esta consideracin, la labor principal del alumno ser ahora ms de

pensar. As como en la prctica anterior se iban dando las acciones especficas a realizar

durante el diseo, simulacin y montaje de los circuitos, en esta prctica y las sucesivas ser

el alumno el que, conociendo el problema que quiere resolver, defina las acciones a llevar

cabo para resolverlo. En los dos primeros casos se guiar al alumno en el diseo del circuito,

mientras que en el caso tercero ser l el que realice dicho diseo, completando as los

objetivos de esta prctica.

Conviene, no obstante, recordar algunos aspectos relativos a la estructuracin de los

esquemas neumticos. Como se explic en clase, un sistema neumtico puede

descomponerse en diferentes niveles que representan los componentes fsicos y el flujo de

seales desde la fuente de energa hasta los dispositivos actuadores. En la figura 2.1. se

pueden ver estos niveles: alimentacin, seales de entrada, procesamiento de seales, seales

de control, fuente de energa. Se debe observar como el final de carrera 1.3. se halla

fsicamente situado en posicin de ser accionado por el vstago del cilindro 1.0 al avanzar,

pero el smbolo se dibuja en el esquema en el nivel de las seales de entrada. En este

esquema, los niveles de seales de entrada y de fuente de energa constituyen lo que hemos

llamado nivel operativo, mientras que los niveles de procesador de seales y seales de

control constituyen el nivel de lgico y de control. A partir de este momento todos nuestros

circuitos seguirn este esquema en sus representaciones.



Figura 2.1. Niveles para la representacin de esquemas de circuitos neumticos.

Conviene recordar tambin que todos los elementos se dibujan en estado de reposo.

Comencemos pues con el siguiente enunciado.



2.2. Problema nmero 1: ACCIONAMIENTO CONTNUO DE UN CILINDRO

En este ejercicio se trata de producir el movimiento de vaivn del vstago de un

cilindro de forma contnua. Este es un caso que se presenta con mucha frecuencia en la

industria, donde los dispositivos trabajan de forma ininterrumpida durante un periodo largo

de tiempo.

Para que la introduccin a la prctica se realice de forma gradual, vamos a partir en

este caso del esquema neumtico a realizar. En la figura 2.2. se observar el esquema

siguiendo los criterios anteriormente expuestos. Como puede apreciarse, el distribuidor (1.1)

del cilindro es una vlvula 5/2, accionada neumticamente por ambos lados. Este pilotaje se

realiza mediante las microvlvulas de palpador mecnico (1.2) y (1.3), colocadas al final del

avance y del retroceso del vstago. La vlvula (1.4) es la que inicia el ciclo de vaivn. El

componente (0.2) es el grupo de tratamiento final del aire.

El funcionamiento del esquema es el siguiente. En reposo, el vstago del cilindro se

encuentra replegado, ya que la vlvula (1.1) alimenta aire a presin a la cmara de retroceso

del vstago. El ciclo comienza accionando manualmente el pulsador (1.4), dejando pasar aire

a travs de la (1.2) que est presionada por el vstago del cilindro. De esta forma llega seal

al accionamiento izquierdo de la vlvula de distribucin que controla el cilindro,

produciendo su conmutacin, lo que invierte la entrada/salida del aire al cilindro. Ahora el

aire entra en la cmara de avance y sale por la de retroceso, haciendo salir al vstago del

cilindro.

Al llegar a su final de carrera el vstago, acciona la vlvula sensora (1.3), que pilota a

la vlvula de distribucin del cilindro, haciendo que se inicie el regreso del vstago. Es

interesante observar aqu que, para que sea posible este ltimo pilotaje, es preciso que el lado

opuesto de la vlvula de distribucin no tenga presin, lo que en este caso ocurre ya que en

cuanto sali el vstago del cilindro la vlvula (1.2) dej de estar presionada, cortando la

presin de aire al pilotaje izquierdo de la vlvula (1.1).

Cuando regresa completamente el vstago a su posicin de reposo inicial, el sensor

(1.2) vuelve a ser presionado, permitiendo de nuevo el paso de aire y la conmutacin de la

vlvula de distribucin del cilindro, obligando de nuevo y automticamente a que salga el

vstago. Esta situacin se dar de forma continuada ya que la vlvula (1.4) se encuentra



desplazada hacia la derecha desde que el operario la accion. La forma de interrumpir el

ciclo se consigue desbloqueando la vlvula (1.4), que corta el flujo de aire hacia la vlvula

(1.2), por lo que cuando regrese el cilindro no volver a salir.

De acuerdo con este enunciado, la lista de elementos que debes utilizar es la siguiente

(si no encuentras dispositivos utiliza otros equivalentes):

Uno o varios enchufes rpidos.

Una unidad de tratamiento final de aire.

Una vlvulas 3/2 con accionamiento por pulsador y enclavamiento.

Dos vlvulas 3/2 con accionamiento por rodillo.

Una vlvula 5/2 pilotada neumticamente por ambos lados.

Una cilindro de doble efecto.

Disea el circuito en FluidSIM, pero no lo guardes en el disco duro, ya que en caso

contrario no podrs proceder a su simulacin.

Procede a su simulacin.

Guardalo en el disco duro e imprmelo en papel.

Cuando ests seguro de que funciona bien, elige las vlvulas necesarias y procede a

su montaje en el banco neumtico.

Antes de probar el funcionamiento del montaje, recuerda las normas de seguridad

que se indicaron en la primera prctica.

1.1

1.4



Esquema propuesto:

h

Figura 2.1. Esquema correspondiente al ejercicio 2.2.



2.3. Problema nmero 2: ACCIONAMIENTO DE UN ELEVADOR

En este segundo caso vamos a introducir nuevas vlvulas, en este caso vlvulas

lgicas. El enunciado es el siguiente. Se desea disear un circuito neumtico para el control

de una plataforma de elevacin. La plataforma debe ascender cuando un operario presione

un pedal (vlvula 3/2), y debe permecer arriba aunque el operarion deje de presionarlo. La

plataforma slo descender cuando se presione un pulsador (vlvula 3/2). Como mecanismo

actuador para elevar la plataforma se usar un cilindro neumtico de doble efecto controlado

por una vlvula 5/2 y dos vlvulas 3/2, como indica la figura 2.3.

Analiza el funcionamiento del circuito hasta que lo entiendas perfectamente. En

caso de duda pregunta al profesor.

Procede al diseo y simulacin del circuito.

Guardalo en el disco duro e imprmelo en papel.

Haz un listado de las vlvulas que necesitas y procede a realizar el montaje en el

banco neumtico.

Prueba el circuito recordando las normas de seguridad.



Esquema propuesto:

Figura 2.2. Esquema correspondiente al ejercicio 2.3.



2.4. Problema nmero 3: APERTURA Y CIERRE DE UNA PUERTA (uso de vlvulas

temporizadoras)

En este ejercicio no se proporcionar esquema alguno al alumno, y ser ste el que

haga una propuesta. El enunciado del problema es el siguiente: se trata de producir la

apertura y el cierre de una puerta de forma automtica mediante energa neumtica. La

apertura podr realizarse alternativamente desde el exterior del edificio o desde el interior

del mismo, mediante apertura manual accionada por llave. El cierre se producir

automticamente una vez transcurrido un determinado tiempo. Se usar un cilindro de doble

efecto controlado por un distribuidor de cinco vas y dos posiciones, y una vlvula

temporizadora normalmente cerrada Las velocidades de apertura y de cierre deben poder

regularse a voluntad.

Propn un esquema de circuito para dar solucin a este problema.

Disea el circuito en FluidSIM y simlalo. Juega con los parmetros de la valvula

temporizadora para ajustar el tiempo de retardo al que te dice el enunciado. Haz lo mismo

con las velocidades del cilindro.

Si ests seguro de que funciona bien gurdalo en el disco duro e imprmelo.

Haz un listado de las vlvulas que necesitas y procede a realizar el montaje en el

banco neumtico.

Prueba el circuito recordando las normas de seguridad.

Si en lugar de una vlvula temporizadora normalmente cerrada slo dispones de una

normalmente abierta, qu modificaciones deberas hacer al circuito para que funcionara?.



Disea el circuito en la aplicacin fluiSIM y simula su funcionamiento. En este

caso no hace falta que realices el montaje en el banco neumtico.

Esquema propuesto:

Figura 2.3. Solucin al ejercicio 2.4.



2.5. Problema nmero 4: AUTOMATIZACIN DE UNA PRENSA DE EMBUTIDO

(uso de vlvulas limitadoras de presin).

Se desea automatizar una prensa para embutido de chapa. Cuando el operario pulse dos

botones al mismo tiempo, uno con cada mano para evitar que introduzca alguno de los

brazos debajo de la prensa cuando descienda el punzn, el punzn deber descender a una

velocidad que se pueda ajustar. Una vez que el punzn ha llegado al final de su recorrido y

cuando la presin ejercida por ste sobre la chapa supere un valor determinado, tambin

ajustable, el punzn debe ascender y regresar a su posicin inicial de reposo, a la mxima

velocidad posible.

Haz una lista de todos los componentes que debes emplear.

Disea el circuito en FluidSIM y simlalo. Juega con los parmetros de la vlvula

limitadora de presin para ajustar la presin de disparo. Haz lo mismo con las velocidades de

descenso del punzn.

Qu ocurre si la presin que fijas en la vlvula limitadora de presin es excesiva?.

Y si es muy baja?.




Respuestas:

Esquema propuesto:




2.6. Problema nmero 5: AUTOMATIZACIN DE UNA PRENSA DE ENCOLADO

(uso de vlvulas limitadoras de presin).

Antes de pasar a trabajar con circuitos que utilizan ms de un actuador, vamos a

terminar esta prctica con otro circuito elemental, de forma que queden bien fijados los

conceptos y opciones que has utilizado a lo largo de la prctica. Veamos el siguiente caso.

Para encolar dos componentes se utiliza un cilindro de doble efecto. Una vez

accionado un pulsador o un pedal, el cilindro avanza. Una vez que el vstago del cilindro ha

alcanzado la posicin final, debe permanecer all hasta que la presin ejercida supere un

determinado valor ajustable previamente. Despus debe regresar a su posicin inicial. Para

iniciarse un nuevo ciclo, el cilindro debe haber permanecido retrado un mnimo de 10

segundos, de forma que el operario pueda sacar las piezas encoladas y colocar otras dos. Las

velocidades de avance y de retroceso deben poder ser ajustables.

Haz una lista de todos los componentes que debes emplear.

Disea el circuito en FluidSIM y simlalo. Asegrate de que en la simulacin se

cumplen los tiempos establecidos en el enunciado.




Esquema propuesto:






PRCTICA 3: DISEO Y SIMULACIN DE CIRCUITOS CON MS DE UN

ACTUADOR.



El estudio de los circuitos desarrollados en la prctica anterior ha servido para sentar las

bases sobre la que se desarrollarn circuitos con un mayor nmero de actuadores. A lo largo

de esta prctica vamos a trabajar con circuitos neumticos ms complejos que implican el

uso de dos o ms actuadores (cilindros en nuestro caso). Sin embargo, comprobars que

estos circuitos no son otra cosa que la superposicin de los circuitos simples estudiados en la

prctica anterior.

En los circuitos con mayor nmero de actuadores es necesario utilizar los denominados

cuadros de secuencia, de los diagramas de movimiento y de los diagramas Grafcet. Antes de

empezar a trabajar con los circuitos, repasaremos estos conceptos que ya se han visto en

teora.

Supongamos que tenemos una mquina para embutido de chapa. Lo primero que hay que

hacer es un esquema con los mecanismos y elementos que se van a utilizar, con el fin de

mejorar la comprensin del problema a resolver. En la figura 3.1. se puede ver este esquema.

El operario debe depositar la chapa sobre la matriz y a continuacin accionar el pulsador de

marcha. El resto del proceso se desarrollar de forma automtica, constando de tres acciones:

aproximacin de la chapa a la matriz de conformado, conformado propiamente dicho y

extraccin de la pieza.

Figura 3.1. Esquema del mecanismo.



Se emplearn para la automatizacin tres cilindros:

- Cilindro A para la alimentacin de la chapa.

- Cilindro B para el conformado.

- Cilindro C para la expulsin.

Para representar las etapas de movimiento de los cilindros, se emplea un cuadro de

secuencia como el de la figura 3.2., donde el movimiento de salida del vstago se representa

con un signo (+) y el movimiento de retraccin con (-). De acuerdo con este cuadro de

secuencia para nuestro ejemplo, primero se producir la salida del vstago del cilindro de

alimentacin de la chapa, despus se procede al avance del vstago del cilindro que posee el

punzn de embutido e inmediatamente despus su retraccin; despus se produce la

retraccin del vstago del cilindro de alimentacin; por ltimo se produce el movimiento de

salida del cilindro de expulsin para extraer la pieza de la matriz y a continuacin su

retraccin.

Figura 3.2. Cuadro de secuencia.

Respecto a los diagramas de movimiento, se pueden distinguir tres tipos:

a) Diagrama espacio fase.

b) Diagrama espacio tiempo.

c) Diagrama de seales de mando.

Los dos primeros diagramas se conocen tambin como diagramas de movimiento, y

reflejan cada una de las fases por las que pasa cada actuador (diagrama espacio fase) o el

tiempo que est cada actuador en cada una de las fases (diagrama espacio tiempo). Las

figuras 3.3. y 3.4 muestran ambos diagramas para el caso que nos ocupa. Estos diagramas

permiten mostrar las posiciones de cada cilindro en un determinado momento y los tiempos

empleados en cada recorrido, facilitando la labor de deteccin de seales neumticas

Cilindro Etapa A B C

1 + 2 +

3 - 4 - 5 + 6 -



superpuestas o permanentes. Normalmente, los diagramas espacio- fase se utilizan con los

circuitos secuenciales y los diagramas espacio tiempo con los circuitos programados.

Figura 3.3. Diagrama espacio fase.

Figura 3.4. Diagrama espacio tiempo.

Respecto al diagrama de seales de mando, estos son diagramas que suelen ir unidos a los

anteriores. Su objetivo es detectar seales de presin permanentes en los pilotajes de los

distribuidores de los actuadores. No suelen usarse con circuitos sencillos. La figura 3.5.

muestra el diagrama de seales de mando para nuestro problema, junto con el diagrama

espacio fase en la parte superior. Cada uno de los cilindros posee dos captadores de seal,

cuyo estado se muestra en el diagrama.

La figura 3.5. muestra el esquema de los cilindros con las vlvulas final de carrera.



Figura 3.5. Diagrama de seales de mando.

Figura 3.6. Esquema neumtico.



Por ltimo, el sistema de representacin mediante Grafcet es un procedimiento que

permite mostrar de una forma grfica y sencilla el ciclo de funcionamiento de un proceso

automatizado que funciona de forma secuencial. Las siglas Grafcet se corresponden con

Grafo Funcional de Comandado por Etapas-Transiciones. Estos grafos muestran la evolucin

de cada una de las etapas, donde cada una de ellas va precedida de una o varias condiciones

que deben de cumplirse para que se desarrolle la siguiente etapa.

Este procedimiento grfico es de gran ayuda en el desarrollo de automatismos de gran

complejidad. En la figura 3.7. se muestran los principios de representacin generales,

indicando las distintas etapas y las condiciones de transicin. En la parte izquierda de la

figura se muestra el diagrama Grafcet del problema que nos ocupa. Este tipo de diagramas se

realiza previo al diseo del circuito y sirve de ayuda en su desarrollo.

Figura 3.7. Diagrama Grafcet.

Una vez que hemos repasado los principales conceptos, vamos a practicar con algunos

circuitos.

3.1. Caso 1: Mquina de embutir accionada con tres cilindros.

Haz el diseo del circuito del ejemplo anterior en el programa FluisSIM usando

exclusivamente vlvulas de rodillo no abatibles, figura 3.8.



Figura 3.8. Caso 3.1. con vlvulas de rodillo.

Simula su comportamiento y observa si el ciclo se desarrolla de forma automtica

hasta el final.

Qu ocurre?. Parece que el circuito no funciona correctamente. Qu ocurre?.

Observando

Sustituye los finales de carrera a0, a1 y b0 por vlvulas de rodillo abatible tal y como

se indicaba en la figura 3.6. Por qu es preciso utilizar este tipo de mando?.

Simula de nuevo el comportamiento. Sigue sin funcionar. Qu ocurre ahora?.

Respuesta:

Respuesta:

Respuesta:



Haz doble clic sobre la articulacin del rodillo abatible y comprueba en qu direccin

debe de accionarse.

Coloca los finales de carrera en la posicin adecuada con respecto al vstago del

cilindro y vuelve a simular.

Cuando ests seguro de que funciona, avisa al profesor y ensale los resultados.

Graba el circuito en el disco duro e imprmelo.

Caso 2: Conformado de una chapa de aluminio.

Se desea disear un mecanismo de dos cilindros de doble efecto para lograr el

conformado de una chapa fina de aluminio, que habr de adoptar la forma que se indica en la

figura (a) de la figura 3.9. Para ello se emplea un til de conformado sobre el cual el cilindro

(A) produce la primera forma y el (B) la siguiente doblez.

Figura 3.9. Mecanismo para el doblado de una chapa.

El ciclo de trabajo debe comenzar cuando el operario presione dos pulsadores, uno con

cada mano con el objeto de mantener las manos ocupadas durante el proceso de conformado.

Un final de carrera detecta la posicin ms avanzada del vstago del cilindro (A) y enva una

seal para que salga el cilindro (B). Una vlvula temporizadora indica el tiempo que debe

permanecer presionando ambos cilindros antes de su regreso a la posicin de reposo.

Ajustarla para que est presionando la chapa durante 5 segundos.

Se debe aumentar al mximo las velocidades de salida de los dos vstagos de los

cilindros, con objeto de aprovechar la energa cintica del movimiento durante la

deformacin. Las velocidades de regreso de los vstagos deben de poder regularse a



voluntad para que el movimiento de salida no estrope la pieza recin conformada. Ajustar

este movimiento para que dure 2 segundos.

Haz el diseo del circuito del ejemplo anterior en el programa FluisSIM.

Simula su comportamiento.

Realiza el montaje en el banco de pruebas.

Haz el cuadro de secuencia.

Realiza el esquema GRAFCET correspondiente.

Dibuja el diagrama espacio fase.

Dibuja el diagrama espacio tiempo.

Haz el diagrama de seales de mando.

Dibuja el esquema de montaje en una hoja.



Circuito propuesto:



CILINDRO

ETAPA

Cuadro de secuencia

Esquema GRAFCET:



Diagrama espacio-fase

Diagrama espacio-tiempo

Fase 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Elemento Funcin Posic.

+

-

+

-

+

-

+

-

Tiempo en segundos 0


+

-

+

-

+

-

+

-



Diagrama de seales de mando

Fase 0 1 2 3 4 5 6 7 8


+

-

+

-

+

-

+

-

1 0

1 0

1 0 1 0

1 0 1 0



Esquema de montaje:



SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS PROPUESTOS:

Esquema propuesto:




Esquema propuesto:




CASO 2 PRCTICA 3.

Esquema propuesto:

Solucin al ejercicio 3.2.



CILINDRO ETAPA

Cuadro de secuencia

A B

1

2

3

4

+

+

-

-

Esquema GRAFCET:

0

1

3

2

A +

B +

B - A -

1.4,1.5

2.3

2.4

Fase 0 1 2 3 4 5 6 7 8


+

-

+

A

B

1 doblez

2 doblez

A

B

1 doblez

2 doblez



Diagrama espacio-fase

Diagrama espacio-tiempo

Tiempo en segundos 0 2 4 6 8 10


+

-

+

-

+

-

+

-

A

B

1 doblez

2 doblez 2 seg. 5 seg.

Fase 0 1 2 3 4 5 6 7 8


+

-A 1 doblez



Diagrama de seales de mando

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Fluidsim Guion Practicas Neumatica