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Trabajo Final “Hidráulica Neumática” “Aplicación de la electro neumática a una plegadora” Cristhian Paul Pinos Rodriguez
[email protected] cpinos
"Humanizar el conocimiento es fundamental para revolucionar la educación" -Augusto Cury
RESUMEN: En
OBJETIVOS ESPECIFICOS
el presente trabajo se indicara el
funcionamiento de una plegadora electro neumático, la cual consiste en doblar hojas de aluminio, para su funcionamiento, consta de 3 c cilindros ilindros A, B, C C..
A bs tract: In this paper the operation of a pneumatic brake indicated, which consists of flexible sheet aluminum for operation consists of 3 cylinders A, B, C.
PALABRAS CLAVES:
Cilindros de doble efecto o simple efecto: Son actuadores los cuales son los encargados de transformar la energía neumática en energía mecánica. Electro neumática: Es la aplicación en donde combinamos dos importantes ramos de la automatización como son la neumática (Manejo de aire comprimido) y electricidad y/o la electrónica.
HIPOTESIS Debido a un proceso de doblado doblado más rápido y preciso de láminas de aluminio se procede al diseño de una estampadora electro neumática, la cual nos ofrece resultados más rápidos y precisos con ayuda de la aplicación electro neumática, a comparación de otros procesos de doblado.
INTRODUCCIÓN
La distribución y cantidad de cilindros los cuales se encuentran afectados directamente proporcionales al número de doblado que se requiere ya que con el avance de cada uno de estos vástagos podemos ir dando forma a la pieza, pieza, de estos podemos obtener el doblado que se requiere.
En este trabajo se explica el esquema electro neumático que se hizo para controlar los movimientos que debe hacer una maquina dobladora de láminas metálicas. Es importante que cualquier proceso industrial cuente con un sistema de control que permita ejecutar diferentes acciones programables o bien sea simplemente iniciar el proceso y pararlo en caso de emergencia.
JUSTIFICACION La principal motivación para realizar este proyecto es ver la aplicación que se le da a la presión de fluidos, siendo estos unos procesos neumáticos, electro neumáticos, hidráulicos, electro hidráulicos. De los cuales se ha elegido un circuito electro neumático con el cual se cumple las funciones necesarias de las cláusulas del circuito, el cual requiere velocidades altas y presiones y fuerzas que se obtiene con la presión de aire comprimido que son necesarias para el doblado de estos elementos.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un circuito que simule la operación de una plegadora electro neumática. Calcular las fuerzas necesarias de los actuadores para el funcionamiento del elemento. Realizar los diagramas correspondientes que representen a su funcionamiento. Verificar el funcionamiento de una plegadora electro neumática mediante el software fluid sim.
Diseñar y electro realizarneumática. el funcionamiento de una plegadora
MARCO TEORICO
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1. Plegadora Electro Neumática: Con una plegadora neumática, han de doblarse piezas de chapa. La sujeción de la pieza lo realiza el cilindro de simple efecto A. El primer doblado el cilindro de doble efecto B y el segundo doblado el cilindro de doble efecto C. El ciclo se inicia accionando un pulsador de marcha.
Figura 2. Actuador de doble efecto. Fuente [3]
5. Válvula reguladora unidireccional:
2. Electro Neumática: la electro neumática es un tipo de automatización donde la secuencia de control está hecha por medio de dispositivos como los relevadores y sensores de tipo onoff, mientras que la parte de las acciones está realizada por medio de sistemas neumáticos (Aire a presión), las ventajas son que ocupa menor espacio que uno completamente neumático [1]
3.
de
caudal
También llamada estranguladora unidireccional. Esta válvula solo realiza la regulación de caudal en uno de los sentidos; ello se consigue conectando una válvula estranguladora bidireccional en paralelo con una válvula antirretorno. [5]
Unidad de mantenimiento (FRL):
La unidad de mantenimiento o conjunto FRL cumple las operaciones de Filtro, Regulación de presión y Lubricación, para el aire proveniente del compresor, antes de su ingreso a los elementos neumáticos, garantizando el correcto funcionamiento de cada uno de estos. [2]
Figura 3. Válvula reguladora de caudal unidireccional. Fuente [4].
6. Válvula 5/2 neumático: Figura 1. Unidad de Mantenimiento Mantenimiento.. Fuente [3]
NC con accionamiento
Tiene 5 vías y 2 posiciones. Cuando la válvula es pulsada la vía 1 es conectada a la vía 4 (también la vía 2 se conecta a la vía 3). Cuando retorna a su estado normal gracias al muelle la vía 1 se conecta a la vía 2 (también la vía 4 se conecta a la vía 5). [5]
4. Cilindros de doble efecto: Son cilindros neumáticos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados. El aire a presión entra por el orificio de la cámara trasera al llenarla, hace avanzar el vástago, que en su carrera comprime el aire de la cámara delantera invierte el proceso, penetrando ahora el aire por la cámara delantera y siendo un evacuador al exterior por el orificio de la cámara trasera. [7]
7. Figura 4. Válvula 5/2 NC con accionamiento neumático. Fuente [2]
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Con una plegadora neumática, han de doblarse piezas de chapa. La sujeción de la pieza lo realiza el cilindro de simple efecto A. El primer doblado el cilindro de doble efecto B y el segundo doblado el cilindro de doble efecto C. El ciclo se inicia accionando un pulsador de marcha.
8. Interruptores de Proximidad. Representan dentro del circuito a cada uno de los sensores de proximidad que determinan la carrera del pistón en los cilindros de doble efecto. El interruptor de proximidad detecta sin contacto la aproximación de un objeto. Proporciona las señales necesarias relativas a las posiciones generales y fines de carrera y garantiza un proceso de producción ininterrumpido. Pueden estar normalmente abiertos o normalmente cerrados en función de la posición del pistón. Su simbología se representa a continuación, correspondiendo el icono de la izquierda a la posición de normalmente abierto y la posición de la derecha normalmente cerrado.
Figura 7. Plegadora electro neumática. Fuente [Autor]
REPRESENTACION SIMPLIFICADA
Figura 5. Interruptores de proximidad. Fuente [2]
9. Contactores
Figura 8. Representación simplificada. simplificada. Fuente [Autor]
El contactor es un dispositivo electromagnético, que puede ser controlado a distancia para abrir o cerrar circuitos de potencia. Una de las principales aplicaciones del contactor en se realiza en el control de los circuitos de alimentación eléctrica.
SIMULACION CIRCUITO NEUMATICO
Figura 6. Interruptores de proximidad. Fuente [2] Figura 9. Circuito neumático. Fuente [Autor]
DESARROLLO CIRCUITO ELECTRICO 3
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA . Este circuito no es cíclico, lo que quiere decir que funcionara un ciclo de trabajo si y solo si se acciona el pulsante de mando, el sistema consta de 2 mandos de emergencia , uno de ellos es una válvula neumática que al accionar corta la alimenta alimentación ción de presión de fluido fluido al circuito neumático y la otra es un interruptor que corta la alimentación de corriente a todo el circuito eléctrico, las velocidades de avance y retorno de cada uno de los vástagos pueden ser reg regulados ulados manualmente manualmente gracias a las válvulas reguladoras de presión unidireccional. El funcionamiento principal de esta plegadora en que se coloca la lámina de aluminio sobre el banco de trabajo manualmente, cuando se acciona el pulsante de mando del circuito avanza el vástago del cilindro A, sujetando a al elemento contra el banco de trabajo, posterior a esto cuando este presionado en su totalidad, automáticamente avanza el vástago del cilindro B dando así el primer doblado de la lámina de aluminio, este vástago retorna y acciona el avance del cilindro C el cual c ual da el segundo doblado de la lámina acabando el mecanizado de esta pieza, retorna el vástago del cilindro C y automáticamente retorno el vástago del cilindro A, el
Figura 10. Circuito eléctrico. Fuente [Autor]
DIAGRAMA POSICION FASE
cual sujetaba la pieza para así poder retirar y colocar una lámina nueva, cumpliéndose así el ciclo de trabajo.
CALCULOS PARA LA PRESION Y FUERZA NECESARIA QUE REQUIERE CADA VASTAGO
Figura 11. Diagrama Posición fase. Fuente [Autor]
PROCEDIMIENTO
Masa de la lámina : 10 kg
Este circuito electro neumático consta de una fuente de aire comprimido el cual alimenta a todas las válvulas del circuito en la parte neumática, la cual ofrece una presión necesaria para el avance y retorno de cada uno de los vástagos.
F= m* g F = (9.81 m/s2)* (10 kg) F= 98.1 N
Diámetro del embolo: 20 mm
El comportamiento de estos vástagos esta comandada
A = π * r 2
por un circuito eléctrico, cual estádistintos alimentado con una fuente de corriente. Allaaccionar puntos de Contactores, pulsantes e interruptores que dependiendo de la configuración del circuito se accionan a las válvulas de mando de los cilindros.
A = 3.141592 * 10 10mm mm2 A = 314.15 mm2
FUNCIONAMIENTO
Presión necesaria para el doblado de la lámina l ámina
Este circuito consta de un pulsante que nos da inicio al funcionamiento de la plegadora electro neumática, el que acciona unos Contactores que están conectados en secuencia, los cuales permiten abrir y cerrar el circuito dependiendo el tramo para así dar impulsos eléctricos a los solenoides que activan el avance y retorno de los cilindros A - B - C que están distribuidos en forma de cumplir con los pasos necesarios para el funcionamiento de la plegadora.
P=F/A P = 98.1 N / 314.15 mm 2 P = 0.312 Mpa
Convertido a bar P = 3.12 Bar
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA . El sistema esta alimentado con aire a presión a 6 bar para poder garantizar la presión de 3, 12 al avance de cada vástago se colocó una válvula de reguladora de presión unidireccionales al 60 % con la cual se consigue una presión de 3,2 bar necesaria para el doblado de la lámina como se muestra a continuación:
6 bar
100 %
X
60%
X = 3.2 bar Para el retorno no se necesita ninguna regulación en las válvulas reguladoras ya que el retorno no realiza acción ni fuerza en el funcionamiento.
SELECCIÓN DEL VASTAGO (FESTO)
Figura 13. Resultados que cumplen las condiciones del cilindro. Fuente [Autor]
Para la selección del vástago se procede a un software donde se van dando las clausulas o condiciones que va a desempeñar el vástago.
En esta parte el software nos da los componentes necesarios para el sistema de este cilindro con el vástago elegido.
Base para selección: Aquí se pone las condiciones iniciales del vástago, como la distancia de la carrera, la masa que va a mover, el ángulo al que está instalado y la presión con la que esta accionado.
Figura 14. Diagrama de componentes necesarios. Fuente [Autor]
Resultado de la simulación: Aquí el programa nos da los resultados de acuerdo a la simulación con el vástago elegido donde se ve todos los parámetros como velocidad máxima, consumo de aire mínimo, consumo de aire por carrera, tiempo de posicionamiento, etc., los cuales se pueden visualizar con graficas que da el sistema.
Figura 12. Base para selección. Fuente [Autor]
Resultados que cumplen las condiciones del cilindro: Aquí el programa nos da todos los cilindros que cumplen con las condiciones que se impuso en el paso anteriror, de los cuales el usuario escoge el vastago que mas le conviene para la aplicación que se va a dar.
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BIBLIOGRAFÍA:
[1] Heras Jiménez, Salvador de las. Instalaciones neumáticas. España: Editorial UOC, 2003. ProQuest ebrary. Web. 28 February 2015. Copyright © 2003. Editorial UOC. [2] Castillo Jiménez, Rafael. Montaje y reparación de sistemas neumáticos e hidráulicos, bie bienes nes de equipo y máquinas industriales industriales (UF0459). España: IC Editorial, 2011. ProQuest ebrary. Web. 28 February 2015. Figura 15. Resultados de la simulación. Fuente [Autor]
Copyright © 2011. IC Editorial. [3] Creus Solé, Antonio. Neumática e hidráulica. España:
CONCLUSIONES
Marcombo, 2007.ProQuest ebrary. Web. 28 Fe February bruary 2015.Copyright © 2007. Marcombo.
Se eligió un sistema electro neumático, ya que en la vida diaria, este sistema nos facilitara económicamente y nos evitara abultamiento de espacios.
[4] Guillén Salvador, Antonio. Aplicaciones industriales de la neumática. España: Marcombo, 2009. ProQuest
Una vez realizada la práctica podemos concluir que el sistema neumático depende del sistema eléctrico para poder funcion funcionar, ar, ya que es un sistema electro neumático. Con la práctica se puede comprobar el circuito del programa de Fluid Sim, verificando así su funcionamiento. A diferencia del circuito neumático, el circuito electro neumático es de una manera más compleja, por sus conexiones, pero a la vez, sus controles son de mayor facilidad de controlar o maniobrar.
ebrary. Web. 28 February 2015. Copyright © 2009. Marcombo. (2008 ). Automatismos Eléctricos [5] NISTRAL, F. J. (2008). Neumáticos e Hidráulicos 5.ta Edición. México D.F.: Thomson Paraninfo. [6]Nacional, U. T. (2010). Diseño y Construccion de elementos Neumaticos. Quito.
ANEXOS RECOMENDACIONES
Es necesario analizar bien el funcionamiento que va a cumplir el elemento al análisis, para así poder realizar nuestra simulación con los pasos necesarios. Se debe cumplir con los requisitos necesarios que admite el software al momento de elegir el vástago, que servirá para el proyecto. Se debe tener en cuenta la regulación de flujo que pasa por las válvulas Figura 16. Simulación en fluid SIm. Fuente [Autor].
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