sistemas automatizados practica 2

8/17/2019 sistemas automatizados practica 2

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Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenieríacampus Guanajuato

Instituto Politécnico Naciona

Sistemas Automatizados:

Practica 2: Controles

eléctricos manuales

Miguel Enrique Young

Herbert

Ingeniería industrial


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Objetivo:

El estudiante conocerá, identificará y conectará un sistema electro neumático con condiciones de

operación manual.

Material a emplear1 Cilindro neumático de doble efecto con sensores magnéticos

1 Electroválvula 5/2 monoestable

1 Electroválvula 5/2 biestable

1 Fuente de alimentación de 24VCD

1 Módulo de pulsadores

10 mangueras neumáticas

5 Cables banana negro cortos

5 Cables banana negro largos

10 cables banana rojo cortos

5 Cables banana rojo largos

Equipo de seguridad

Bata de Laboratorio

Zapatos Lentes de seguridad.

Sugerencia: La seguridad en el trabajo es importante, en sistemas electro-

neumáticos siga correctamente la conexión y polarización de los

componentes eléctricos.

Marco Teórico:

Contacto de conmutación.

La conmutación se define como la acción de modificar el camino del flujo de la presión en válvulas

de la neumática o hidráulica.

Normalmente para llevarse a cabo una conmutación antes debe tener un accionamiento,

dependiendo la válvula y su respectivo funcionamiento, será su conmutación.


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Por ejemplo, en una válvula Check la conmutación es unidireccional, mientras que en la válvula de

Simultaneidad la conmutación depende de la dirección de la presión por donde se active.

La conmutación se lleva a cabo en cualquier válvula, en pocas palabras es el control y cambio de

dirección en el flujo de presión del sistema provocado por el accionamiento de una válvula

Relevador.

El relé (en francés relais, “relevo”) o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como

un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un

electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros

circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada,

puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon

en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente

procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba

"relevadores"

De JaviMad -

Trabajo propio, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8468859

Electroválvula.

Una electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el paso de un fluido por

un conducto o tubería. La válvula se mueve mediante una bobina solenoide. Generalmente no tiene


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más que dos posiciones: abierto y cerrado, o todo y nada. Las electroválvulas se usan en multitud

de aplicaciones para controlar el flujo de todo tipo de fluidos.

No se debe confundir la electroválvula con válvulas motorizadas, en las que un motor acciona el

mecanismo de la válvula, y permiten otras posiciones intermedias entre todo y nada.

Una electroválvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierteenergía eléctrica, mediante magnetismo, en energía mecánica para actuar la válvula.

Existen varios tipos de electroválvulas. En algunas electroválvulas el solenoide actúa directamente

sobre la válvula dando la energía necesaria para su movimiento. También es posible construir

electroválvulas biestables que usan un solenoide para abrir la válvula y otro para cerrar o bien un

solo solenoide que abre con un impulso de corriente y cierra con el siguiente. Estas tienen dos

contactos eléctricos, de modo que al cambiar de posición la válvula abre uno de ellos y cierra el otro.

Electroválvulas sencillas

Las electroválvulas de tipo directo pueden ser cerradas en reposo o normalmente cerradas lo cual

quiere decir que cuando falla la alimentación eléctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipoabiertas en reposo o normalmente abiertas que quedan abiertas cuando no hay alimentación. Es

decir, en el primer caso la válvula se mantiene cerrada por la acción de un muelle y el solenoide la

abre venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y

consumiendo energía mientras la válvula está abierta. Las normalmente abiertas, funcionan al

revés.

Este tipo de válvulas se utilizan muy comúnmente en lavadoras, lavaplatos, riegos y otros usos

similares.

Electroválvulas asistidas

A- Entrada

B- Diafragma

C- Cámara de presión

D- Conducto de vaciado de presión

E- Solenoide

F- Salida.

En otro tipo de electroválvula el solenoide no controla la válvula directamente sino que el solenoide

controla una válvula piloto secundaria y la energía para la actuación de la válvula principal la

suministra la presión del propio fluido.

El gráfico adjunto muestra el funcionamiento de este tipo de válvula. En la parte superior vemos la

válvula cerrada. El agua bajo presión entra por A. B es un diafragma elástico y tiene encima un

muelle que le empuja hacia abajo con fuerza débil. El diafragma tiene un diminuto orificio, de menos

diámetro que el del conducto D, en el centro que permite el paso de un pequeño flujo de agua. Esto


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hace que el agua llene la cavidad C y que su presión sea igual en ambos lados del diafragma, pero

un poco mayor en la parte superior, debido al empuje del muelle, por lo que presiona hacia abajo

sellando la entrada.

Mientras, el conducto D está cerrado por el núcleo del solenoide E al que un muelle empuja hacia

abajo. Si se activa el solenoide, el núcleo sube y permite pasar el agua desde la cavidad C hacia la

salida; como el caudal que puede pasar por D, al ser mayor su sección, es mayor que el que pasa por

el orificio del diafragma, disminuye la presión en C y el diafragma se levanta permitiendo el paso

directo de agua desde la entrada A a la salida F de la válvula. Esta es la situación representada en la

parte inferior de la figura.

Si se vuelve a desactivar el solenoide se vuelve a bloquear el conducto D, se equilibran las presiones

del agua en los dos compartimentos y el muelle situado sobre el diafragma necesita muy poca fuerza

para que vuelva a bajar ya que la fuerza principal la hace la presión del propio fluido en la cavidad

C.

De esta explicación se deduce que este tipo de válvula depende para su funcionamiento de que haya

mayor presión a la entrada que a la salida y que si se invierte esta situación entonces la válvula abresin que el solenoide pueda controlarla. Por esta razón se emplean principalmente en sistemas en

que la salida (F) tiene salida directa a un lugar a presión atmosférica.

Electroválvulas de tres vías

Hay electroválvulas que en lugar de abrir y cerrar lo que hacen es conmutar la entrada entre dos

salidas, en una válvula de tres vías. Este tipo de electroválvulas a menudo se usan en los sistemas

que tienen calefacción y preparación de agua caliente sanitaria lo que permite permutar el

calentamiento de uno u otro sistema alternativamente utilizando una sola bomba de circulación.

En los calentadores de agua circulante, el agua se calienta según va pasando por el calentador en el

momento del consumo y es la propia presión del agua la que abre la válvula del gas; pero en loscalentadores por acumulación esto no es posible ya que el agua se calienta mientras está

almacenada en un depósito y debe hacerlo aunque no haya circulación. Normalmente se utiliza un

válvula solenoide, mandada por un termostato que, cuando detecta una temperatura por debajo

de la de consigna (normalmente 60 ºC), desvía el agua caliente, destinada a la calefacción, por un

intercambiador dispuesto en el depósito de agua caliente sanitaria y cuando el termostato

determina que el agua ha llegado a la temperatura de acumulación, corta la corriente de la válvula,

que vuelve a su posición de reposo, devolviendo el flujo de agua caliente al sistema de calefacción.


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Planteamiento:

a)

Luego de pulsar PB1, un cilindro de doble efecto debe de abrir una compuerta de llenado.

Después de soltar el pulsador, el cilindro cierra la compuerta nuevamente.

b)

Debe realizarse un proceso de prensado a través de un cilindro de doble efecto. El proceso

de prensado se inicia con PB1. El retorno del cilindro puede realizarse en forma indistintadesde dos terminales diferentes PB2 ó PB3.

c)

Un cilindro de doble efecto debe salir al momento de pulsar PB1, y debe de regresar a su

posición inicial de forma automática; Realizar el circuito utilizando una válvula biestable.

Desarrollo:

1) Revisar la funcionalidad de los sensores magnéticos, antes de poner a funcionar cualquier

componente eléctrico.

Se inicia la práctica corroborando el funcionamiento de los sensores magnéticos mediante el uso de

un circuito básico.


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2) Realizar el diagrama y la conexión del sistema neumático correspondiente al inciso “a”.

Para realizar el correspondiente movimiento se instala una válvula neumática 5/2 con

accionamiento por eléctrico y retorno por resorte a un pistón neumático de doble efecto.

3) Realizar el diagrama y la conexión del sistema eléctrico correspondiente al inciso “a”.

Para poder accionar la electroválvula se instala una fuente de poder conectado a un botón pulsador

eléctrico normalmente abierto conectado al accionamiento de la electroválvula de tal manera que

al presionar el botón se cierre el circuito lo cual accione la salida del pistón neumático.

4) Realizar las pruebas correspondientes a las condicionantes del inciso “a”.

Se realiza la simulación de las condiciones y se obtuvo los siguientes diagramas.


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Al realizar las pruebas físicas se pudo constatar que las condiciones de apertura y cierre se cumplen.

5)

Resolver las preguntas 1 a 2, correspondientes a este inciso.

1.- Que ventajas presenta el usar la válvula monoestable en lugar de la biestable en este sistema.

El uso de un solo botón pulsador y una sola señal de apertura.

2.- Que beneficios tenemos al usar señales eléctricas para el control, en lugar de señales neumáticas.

Los beneficios son muchos entre ellos el ahorro de energía, la flexibilidad de usos, el transporte de

las señales por largas distancias, la velocidad de reacción y el costo son algunas de las más

importantes.

6) Realizar el diagrama y la conexión del sistema neumático correspondiente al inciso “b”.

Para el correcto funcionamiento del planteamiento “b” se utilizará un pistón de doble efecto con

una válvula 5/2 bi-estable con accionamientos eléctricos.


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7)

Realizar el diagrama y la conexión del sistema eléctrico correspondiente al inciso “b”

Para este inciso se utilizará dos botones pulsadores para los dos accionamientos de la electroválvulabiestable.


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8)

Realizar una activación del sistema, mantenerla bloqueada e intentar desactivar el sistema

Al realizar la acción se observa que el sistema responde dándole prioridad a la primer señal o lacondición inicial.

9)

Resolver las preguntas 3 y 4, correspondientes a este inciso.

3.- Cuales son los requisitos de seguridad que deben observarse en este tipo de sistemas.


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Como se observó en la activación simultanea de los botones se le da prioridad a la primer señal o la

condición inicial, esto llama la atención a la hora de pensar en la seguridad puesto que no si se queda

bloqueada en la posición de apertura y existe un problema no se podrá desactivar.

4.- Que ventajas presenta el usar la válvula biestable en este tipo de sistemas.

Se utiliza una señal individual para cada accionamiento.

10)

Realizar el diagrama y la conexión del sistema neumático correspondiente al inciso “c”.

Para el inciso “c” se utilizará una válvula monoestable 3/2 con retorno por resorte y accionamiento

eléctrico en un pistón doble efecto.

11)

Realizar el diagrama y la conexión del sistema eléctrico correspondiente al inciso “c”.

El diagrama eléctrico consiste en un relay que accionado por dos botones pulsadores unonormalmente abierto y otro normalmente cerrado, para generar que el relay quede activado se

utiliza una de los switch que activa el mismo relay para permitir el paso de corriente una vez cerrado

el primer pulsador, que a su vez activa la electroválvula del pistón doble efecto.


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12)

Resolver la pregunta 5, correspondiente a este inciso.

5.- Indique la diferencia del uso de un control con una válvula monoestable o una biestable.

La diferencia radica en que en este sistema se utiliza solo una señal de activación y cierre lo cual

simplifica las conexiones de sistemas con muchas válvulas, además que en este sistema si se activan

los dos botones pulsadores se le da prioridad al apagado del sistema.

Cuestionario:

1.- Que ventajas presenta el usar la válvula monoestable en lugar de la biestable en este sistema.

2.- Que beneficios tenemos al usar señales eléctricas para el control, en lugar de señales neumáticas.

3.- Cuales son los requisitos de seguridad que deben observarse en este tipo de sistemas.

4.- Que ventajas presenta el usar la válvula biestable en este tipo de sistemas.

5.- Indique la diferencia del uso de un control con una válvula monoestable o una biestable.

Observaciones y conclusionesObservaciones:

Para el inciso b y c se utilizan dos tipos de válvulas para el mismo funcionamiento pero se

diferencian en que para el inciso c se simplifican las señales de salida y se le da prioridad al

apagado en diferencia con el b que son dos salidas y la prioridad es para la condición inicial

si se oprimen los dos botones al mismo tiempo.

Las conexiones realizadas en el inciso c es una copia de las conexiones para el inciso b.

Gracias a el aprendizaje teórico en sistemas básicos y circuitos eléctricos se pudo realizar la presente

practica puesto que dichos conocimientos nos dieron la pauta para mejorar nuestra lógica en la

conexión de los diagramas, es importante el seguir involucrándonos en este tipo de ejercicios para


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así lograr que podamos generar mejores condiciones de un circuito o generarlo desde cero dado un

planteamiento de mayor dificultad.

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