UTA

FISEI

CIIPA

NOMBRE: SALAZAR EDISSON

FECHA: 30/07/2014

1. TEMA

USO DE VALVULAS DIRECCIONALES Y MEDIDORESDE PRESION EN SISTEMAS NEUMATICOS

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Comprender el funcionamiento de las válvulas direccionalesseleccionadas al actuar sobre un cilindro además de analizarlos medidores de presión de manera que nos permita analizarlas diferentes conexiones realizadas con los elementosmencionados mediante la investigación de campo y métodos deexperimentación.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Investigar el funcionamiento de los principaleselementos a emplear como el de las válvulasdireccionales sus formas de accionamiento y sus manerasde retorno con el fin de establecer las diferentesfunciones a tener mediante la investigaciónbibliográfica.

Implementar sistemas neumáticos permitiéndonosrelacionarnos con las diferentes conexiones que sepodrían formar con los elementos seleccionados con elfin de comprender su funcionamiento de manera de

fortalecer los conocimientos mediante métodos deexperimentación.

Establecer conclusiones de acuerdo a las respuestasobtenidas durante la práctica identificando losdiferentes sistemas a implementarse con el fin decomprender el funcionamiento de cada sistema mediante lainvestigación de campo.

Elaborar la simulación de los sistemas implementados conel simulador FluidSim de manera que podamos reforzar losconocimientos adquiridos con anterioridad mediante lainvestigación de campo

3. RESUMEN

En el presente laboratorio se pretende comprender la función quecumplen las válvulas direccionales el tener en estas losaccionamientos y retornos pudiendo tener sus diferencias al sercombinadas con cilindros actuadores, a estos también pudiendoañadirles los medidores de presión para poder observar lapresión que se ejerce sobre los actuadores. Con estos parámetrostomaremos decisiones del cambio de válvulas para poder observardiferencias en relación al esquema inicial.

Mediante el desarrollo del laboratorio se conseguirá relacionarel funcionamiento de los sistemas neumáticos a implementarse conel fin de evidenciar el estudio de los sistemas en la prácticaademás de simularlos en Fluidsim. Estableciendo una mejorcomprensión de parte de los alumnos con respecto a los sistemasimplementados durante el laboratorio realizado.

4. PALABRAS CLAVE

Sistema Neumático Presión Válvulas direccionales Cilindro Medidores de presión

5. MARCO TEORICO

SISTEMA NEUMATICO

El sistema neumático es similar al hidráulico con una diferenciaimportante: en lugar de líquido, utiliza gas (generalmente aire).El aire es recogido en un compresor y luego es forzado a través delas líneas a las diferentes herramientas. El aire comprimidoacciona pistones y árboles y los obliga a moverse. El sistemaneumático a menudo se utiliza para diferentes tipos deherramientas de mano y también para las máquinas que realizanmovimientos repetitivos. Un martillo neumático es un buen ejemplode una herramienta neumática repetitiva.

Los sistemas neumáticos se utilizan en todos los tipos deinstalaciones de montaje y fabricación. La fuente de acciónneumática repetitiva es ideal para herramientas como taladros,martillos y cinceles. Este sistema también se instala para moverelementos en las líneas de montaje y en las instalaciones demantenimiento, tales como garajes y hangares de aviones.

MEDIDORES DE PRESION

La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presióndirectamente miden en realidad la diferencia entre la presiónabsoluta y la presión atmosféricaEl control de la presión en los procesos industriales dacondiciones de operación seguras. Cualquier recipiente o tuberíaposee cierta presión máxima de operación y de seguridad variandoeste, de acuerdo con el material y la construcción. Las presionesexcesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si notambién puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponenal personal en situaciones peligrosas, particularmente cuandoestán implícitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para talesaplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión confrecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.

Por otro lado, la presión puede llegar a tener efectos directos oindirectos en el valor de las variables del proceso (como lacomposición de una mezcla en el proceso de destilación). En talescasos, su valor absoluto medio o controlado con precisión de gran

importancia ya que afectaría la pureza de los productosponiéndolos fuera de especificación.

La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área osuperficie, en donde para la mayoría de los casos se midedirectamente por su equilibrio directamente con otra fuerza,conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, unembolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte ocualquier otro elemento que puede sufrir una deformacióncualitativa cuando se le aplica la presión.

COMPRESOR

Un compresor es una máquina de fluido que está construida paraaumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamadoscompresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza através de un intercambio de energía entre la máquina y el fluidoen el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido ala sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo,aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazanfluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinashidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido detrabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y,generalmente, también de temperatura; a diferencia de losventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidoscompresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperaturade manera considerable.

Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad encampos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida porrazones como:

Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeracióny se encuentran en cada refrigerador casero.

Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica,tal como lo es el Ciclo Brayton.

Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, comolo son los turborreactores, y hacen posible sufuncionamiento.

Se pueden comprimir gases para la red de alimentación desistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.

CILINDROS ACTUADORES

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza apartir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuadorrecibe la orden de un regulador o controlador y da una salidanecesaria para activar a un elemento final de control como lo sonlas válvulas.

Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados para manejar aparatos mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía,así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desdeel punto de vista de precisión y mantenimiento.

Por todo esto es necesario conocer muy bien las características decada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación especifica

VALVULAS DIRECCIONALES

Son aquellas que abren y cierran el paso y dirigen el fluido, enun sentido u otro a través de las distintas líneas de conexión.

Válvulas direccionales de dos vías

Estas válvulas permiten el paso de fluido desde la entrada haciadiferentes vías en que deben realizar sus funciones.Estas válvulas pueden ser normalmente abiertas o cerradas elaccionamiento de estas puede hacerse por distintos medios:mecánicos, eléctricos y pilotados.

La válvula de dos vías, es una simple llave de paso que permiteque el caudal o la presión, pasen o no a través de ella, sufunción principal consiste en cierre total del paso del fluido.

6. METODOLOGIA

En la realización del presente laboratorio se utilizó unainvestigación de campo pues su desarrollo tuvo lugar en unlaboratorio, lo que permitió establecer un conocimiento por partede los alumnos manejando los elementos indicados, fortaleciendo elmanejo del simulador FluidSim y dando soporte a los diseños deesquemas exploratorios, descriptivos y experimentales,estableciendo un control sobre una o más variables.

Para la realización del presenta laboratorio se realizó 3 esquemasde sistemas neumáticos mediante la cual se trató su forma deconexiones y su manera de trabajo de cada uno. En los diferentesesquemas se usó un compresor para emplear aire comprimido ymediante este generar movimiento al vástago del cilindro, teniendo

en cuenta las válvulas utilizadas según en la posición que seencuentre, además de verificar las diferencias existentes con loscambios hechos en un sistema.

7. MATERIALES

8 ESQUEMAS

Esquema neumatico # 1

Valvulas direccionales 4/3

Medidores de presion

Cilindro actuador neumatico simple

efecto

Cilindro actuador neumatico doble

efectoCompresor de aire Tubos flexibles

Fig. No.1 Esquema neumático con válvula 3/2

En la primera implementación realizada, se da la conexión por una fuenteneumática (compresor) a la unidad de mantenimiento, en este se integra unaválvula 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle, y finalmente a uncilindro con vástago de simple efecto con retorno por muelle.

Fig. No.2 Su funcionamiento se da con el paso del gas por la unidad de mantenimiento medianteel encendido del compresor, el cual no deja pasar nada al cilindro actuador por el hecho de que la válvula se encuentra en el modo normalmente cerrado

Fig. No.3 Su funcionamiento se da mediante el accionamiento manual y la válvula pasa a posiciónnormalmente abierta donde este permite la presión en el sistema y elcilindro queda con el vástago afuera

Esquema neumatico # 2

Fig. No.5 Esquema neumático con válvula 5/2

Fig. No.4 Su respuesta se da cuando al dejar de presionar la válvula esta vuelve a su posición inicial mediante su retorno por muelle, en donde el cilindro dará su retorno por muelle y estevuelve a su posición inicial dando paso al

En la segunda implementación realizada, se da la conexión por una fuenteneumática (compresor) a la unidad de mantenimiento, en este se integra unaválvula 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle, pero además unaválvula 5/2 con accionamiento manual con bloqueo y retorno por muelle yfinalmente a un cilindro con vástago de doble efecto.

Fig. No.6 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso deeste, por el hecho de que se encuentra en la posicion normalmente cerrada hasta que no accione esta no produciráningún cambio en el sistema

Fig. No.8 En este caso su funcionamiento empieza al accionar la válvula 5/2 la cual permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro pero con la diferencia que en este caso el ingreso del gas permitirá la salida del vástago del cilindro produciéndose una presión.

Fig. No.7 Su funcionamiento se da al accionar la válvula 3/2 la cual deja pasar el gas pero al pasar por la válvula 5/2 este envía el aire comprimido al cilindro actuador pero este no produce cambios en el cilindro pero produce una presión por el hecho que el aire comprimido ingresa al

Esquema neumatico # 3

Fig. No.10 Esquema neumático con dos válvula 3/2

Fig. No.9 En el caso de regresar la válvula 3/2 a su forma inicial este no permitirá el paso del aire comprimido hacia el cilindro actuador ya sea si la válvula 5/2 este en laposición para el paso del gas de 1- 4 o de 1 – 2, la respuesta será la misma

En esta tercera implementación realizada, se da la conexión por una fuenteneumática (compresor), en esta se integra dos válvulas 3/2 con accionamientomanual y retorno por muelle, y finalmente a un cilindro con vástago de simpleefecto.

Fig. No.11 Al encender la fuente neumática como es el compresor este envía el aire comprimido al sistema pero la válvula 3/2 no permite el paso deeste, y no produce ningúncambio en el sistema

Fig. No.12En este caso se acciona laválvula 3/2 para permitir el paso del aire, pero estano produce cambios en elcilindro actuador ya que la otra válvula implementada no permite el paso y ademásal dejar de presionar la primera válvula esta regresa a su posición inicial por su retorno por

Fig. No.13Para que en el cilindro actuador pueda haber uncambio se deberá accionar las dos válvulas implementadas 3/2 a la vez, en caso contrario no habrá de que el vástago del cilindro pueda salir.

Fig. No.14 Si se deja de accionar cualquiera de las dos válvulas no permitirán el paso del aire comprimida y no podrá haber cambios en el cilindro actuador

9 RESULTADOS

Mediante la práctica realizada se pudo conocer más a fondodel uso que se les da a las válvulas direccionales lascuales nos pueden dar un ambiente seguro al momento derealizar un trabajo. Por ellos es que se puede implementardos válvulas que activen al mismo cilindro para que cuandoun operario pueda trabajar en un sistema en este noocurran accidentes al accionar solo la una válvula de modoque con esto podamos tener un ambiente seguro de trabajo ymantener la integridad física de la persona.

Es importante tener un conocimiento sobre los implementosa utilizarse en la realización de cualquier sistema ya quedebemos seleccionar de manera adecuada las válvulas autilizarse además de tener en cuenta su accionamiento y suretorno según sea el caso. Teniendo en cuenta de que sielegimos alguna válvula incorrecta en esta no nos puededar el mismo beneficio de los cuales esperamos del sistemao de igual formas nos pueden sobrar vías de alimentaciónen donde esta selección seria innecesaria ya que en estossistemas se trata de optimizar los recursos de la maneramás correcta.

Los sistemas neumáticos se suelen aprovechar para realizaruna automatización en una industria en las que requierensistemas que utilicen un gas (aire comprimido) los cualesnos podrán ayudar a manejar de mejor manera elfuncionamiento de máquinas para realizar el trabajo demanera más fácil. De manera que debemos tener un altoconocimiento sobre el uso de implementos neumáticos comopueden ser las válvulas direccionales las cuales nospueden ayudar a crear una seguridad en algún sistema y dela misma forma debemos aprender a seleccionar el mejorelemento para tener la mejor respuesta al sistema querealicemos y sacarle el mejor provecho a estos sistemas.

10 CONCLUSIONES

En el presente trabajo se ha logrado establecer las definiciones correspondientes con los elementos utilizadosen los esquemas realizados logrando establecer una mejor comprensión al actuar con el aire comprimido, lo que a su vez nos permite tener de manera más clara el funcionamiento de las válvulas direccionales, cilindros actuadores, medidores de presión, entre otros. Teniendo encuenta sus conexiones correcta y sus usos dentro de dichossistemas.

Mediante la realización de la práctica en el laboratorio hemos podido implementar tres diferentes sistemas los cuales tienen su respectiva función dentro de lo implementado, teniendo en cuenta un mejor entendimiento por parte de los alumnos y realizando las mejores decisiones al realizar la implementación y obteniendo la mejor respuesta de los sistemas realizados.

Durante la práctica realizada se logró establecer varios sistemas neumáticos respectivamente logrando comprender demejor manera el uso primordial de las válvulas direccionales las cuales por su correcta elección nos podrán simplificar algún sistema futuro a implementar o deigual forma logrando crear un ambiente de seguridad al realizar dichas prácticas.

Para tener una mejor comprensión de los sistemas implementados se ha logrado simularlos en FluidSim, el cual nos ha dejado más claro el funcionamiento de cada sistema además de fortalecer nuestros conocimientos, pudiendo tener en cuenta el uso de las válvulas utilizadaslas cuales nos podrán servir en una futura práctica.

11 BIBLIOGRAFIA

Beltrán Alexander “Actuadores neumáticos e hidráulicos”, 2310 2010. [Online] Disponibleen:http://ramaucsa.wordpress.com/2010/11/23/conceptos-neumatica-y-leyes principales-nivel-inicial/ [Accessed: 06 072014].

Córdova Roberto “Válvulas Direccionales”, 09 09 2007 [Online]Disponible en: http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CGAQFjAM&url=http%3A%2F%2Fwww.uca.edu.sv%2Ffacultad%2Fclases%2Fing%2Fm200020%2Fdoc6.doc&ei=B9O6U7F_icyxBKPHgfAL&usg=AFQjCNFmEL0andhkEmwN4-qA99yIHgA5Qw&bvm=bv.70138588,d.aWw&cad=rja[Accessed: 06 07 2014].

12 ANEXOS

Fig. No. 15 Compresor Fig. No. 16 Cilindro actuadorneumático

Fig. No. 17 Válvula depilotaje

Fig. No. 18 Implementación sistemaneumático 1

Fig. No. 19 Cilindro actuadordoble efecto

Fig. No. 20 Medidor de presión

Fig. No. 21 Válvuladireccional 5/2

Fig. No. 22 Implementación sistemaneumático 2