5.3. Prácticas con Sensores de Proximidad

En el siguiente enlace podéis encontrar el guión de la práctica que haremos con los sensores de proximidad en el laboratorio:

Práctica 8: "Sensores de Proximidad"

5.1. Los nuevos sensores con IO-Link

Hace unos años se implementó el protocolo IO-Link y está cada vez más extendido en la industria. Los sensores son un elemento muy importante en los procesos productivos y con esta tecnología se logra más información, es más fácil configurarlos y sustituirlos y se reducen los costos de mantenimiento.

En la web de SICK (uno de los principales fabricantes de sensores para la automatización industrial, logística y de procesos) tenéis mucha información sobre IO-Link en el siguiente enlace. Este es un pequeño resumen:

IO-Link abre nuevas posibilidades de comunicación entre el control de la instalación y el nivel de campo, siendo ahora los sensores y los actuadores parte activa de los procesos en una red de automatización sistemática. Como emisores, comunican de forma autónoma fallos y estados al control. Como receptores, reciben las señales de retorno y las procesan. El resultado es una optimización de costes y procesos a lo largo de toda la cadena de valor. En todos los sectores.

IO-Link es la primera tecnología IO estandarizada a nivel mundial (IEC 61131-9) para comunicarse con sensores y también con actuadores. Los componentes del sistema son un maestro IO-Link y un dispositivo IO-Link que puede ser un sensor, un actuador o una combinación de ambos.

Como elemento de un módulo de E/S, el maestro IO-Link se instala en el armario de distribución o, como E/S remota con tipo de protección IP 65/67, directamente en el campo. El dispositivo IO-Link se acopla al maestro mediante un cable estándar sensor/actuador con una longitud máxima de 20 m. Genera y consume señales (conmutación binaria, entrada/salida analógica) que se transmiten directamente a través de IO-Link en un formato digitalizado.

Ventajas

• Sustitución sencilla del dispositivo
• Configuración flexible del sensor
• Condition Monitoring/diagnóstico
• Lista de materiales/Inventario electrónicos
• Visualización y parametrización del sensor
• Transmisión digital de valores medidos analógicos

También os dejo unos vídeos para conocer esta tecnología, sus ventajas y algunas aplicaciones.

Para profundizar un poco más, un webinar de Siemens sobre la Tecnología IO-Link y un vídeo en inglés que es más específico y concreto.

5.0. Introducción a los sensores industriales

El portal http://www.instrumentacionycontrol.net/ tiene colgado en youtube una serie de vídeos muy interesantes sobre sensores industriales





En formato de presentación lo tenéis aquí:

Sensores industriales

4.7. Prácticas Electroneumática: varios actuadores

Os dejo unos cuantos ejemplos de secuencias hechas con el método paso a paso biestable y monoestable.

Práctica 7: Electroneumática varios actuadores, método paso a paso

4.6. Prácticas Electroneumática: 1 actuador

Una vez familiarizados con los componentes eléctricos podemos empezar los primeros montajes electroneumáticos con un actuador.

Práctica 6: Electroneumática 1 actuador

4.4. Prácticas Electricidad

Antes de empezar con los montajes electroneumáticos, tenemos que identificar los elementos que tenemos disponibles en el taller. 

Práctica 4: Elementos Electroneumáticos

1) Identificar los diferentes componentes de las mesas. (Adjuntar fotografía y símbolo)

Nuestros entrenadores son de la marca SMC y aquí podéis verlos con su referencia educacional. También hay componentes eléctricos de la marca Omron (relés, pulsadores...)

2) Breve descripción del funcionamiento

(sugerencia: Manual del software Fluidsim 4 Pneumatics, apartados B y C (“La Biblioteca de Componentes” y “Perspectiva sobre el material didáctico” ).

3) Búsqueda en catálogo online SMC mediante las referencias reales que vienen en cada elemento. El link para entrar en el catálogo está abajo a la izquierda.

4) Búsqueda en catálogo online Omron  mediante las referencias reales que vienen en cada elemento. 



Luego montaremos unos esquemas eléctricos sencillos para familiarizarnos con los componentes que utilizaremos más adelante.

Práctica 5: Electricidad, Contactos-Relés

4.5. Estructura de un esquema electroneumático

Los esquemas electroneumáticos son diferentes de los esquemas neumáticos.

Por un lado tenemos el esquema de fuerza o potencia (esquema neumático) y por otro lado el esquema de control (esquema eléctrico).

El esquema eléctrico a su vez, también se divide en dos partes, mando y fuerza.

A continuación os dejo unos unos ejemplo electroneumáticos/electrohidráulicos. Lo que nos interesa es la parte eléctrica que es la que controla las electroválvulas.

4.3. Componentes y simbología en electroneumática.

En electroneumática, se utilizan componentes eléctricos y neumáticos. Las electroválvulas tienen parte neumática y parte eléctrica, por lo que podríamos considerarlas como componentes electroneumáticos.

En este tema vamos a estudiar los componentes (y sus símbolos) que utilizaremos en los esquemas electroneumáticos.

Empezaremos con los componentes eléctricos. Podemos dividirlos en dos categorías:

Por un lado, tendremos los elementos iterrupotores (pulsadores, sensores...) que son los encargados de abrir y cerrar un circuito eléctrico. Como veremos, las señales (discretas) son generadas con elementos interruptores.

Por otro lado, tenemos los elementos consumidores, es decir, los que utilizan la electricidad que los elementos interruptores controlan. Los elementos consumidores son imprescindibles en cualquier circuito eléctrico, pues sin ellos provocaríamos un cortocircuito.

La función de los componentes eléctricos es controlar el funcionamiento de las electroválvulas que son los elementos que llevan la energía neumática a los actuadores que hacen el trabajo.

Válvulas electroneumáticas

Os dejo también algunos vídeos para profundizar en la simbología eléctrica y en el funcionamiento de algunos componentes eléctricos que podemos encontrar en una instalación.

Simbología eléctrica según el estándar IEC617 

El relé

4.2. Introducción a la Electricidad

Antes de comenzar con las prácticas, es necesario refrescar nuestros conocimientos de electricidad.

Primero un vídeo sencillo y a continuación algunos más técnicos.

Conceptos básicos de la electricidad:

Corriente alterna trifásica

4.1.Introducción a la Electroneumática

La Electroneumática supone una avance, en muchos aspectos, respecto de la Neumática convencional.

En Electroneumática, las órdenes y señales son eléctricas en lugar de neumáticas, mientras que la fuerza y los movimientos siguen utilizando la energía neumática. 

Utilizar la electricidad como medio de transmisión de señales y órdenes proporciona muchas ventajas:

Las señales eléctricas se pueden llevar a grandes distancias de forma económica, y además son mucho más rápidas. También es mucho más sencillo gestionar muchas señales si son eléctricas y además gracias a la electricidad podemos equipar a las máquinas con indicadores luminosos, señales de alarma... Otra ventaja de usar componentes eléctricos en el control es la posibilidad de utilizar temporizadores y contadores mucho más complejos, así como la facilidad para obtener y tratar datos del proceso.

La utilización de diferentes tipos de energía supone un pequeño "inconveniente" a la hora de gestionar las seguridades, ya que habrá que actuar sobre ambas. 

En los siguientes vídeos podemos ver una introducción a la Electroneumática y la Electrohidráulica y sus ventajas en comparación con la Neumática/Hidráulica.

3.5. Circuitos neumáticos con métodos sistemáticos

Como hemos visto en el punto anterior, el diseño de circuitos neumáticos con el método intuitivo es algo complicado.

Para evitar los "conflictos" entre señales, se desarrollaron los métodos sistemáticos, con los que se evitan estos problemas.

Los más habituales son el método de grupos/cascada y el método paso a paso (con diferentes variantes).

También existen los secuenciadores neumáticos e incluso había en su momento unos "programadores de levas".

Para empezar, os dejos unos circuitos con el método de cascada (con válvulas 5/2 biestables como memorias y con diferentes configuraciones)

Práctica 3: Método Cascada

3.4. Circuitos neumáticos básicos

Aquí están las prácticas que haremos en clase

Práctica 1: Prácticas con 1 actuador

Os dejo también unos vídeos con la simulación de cada práctica



Prácticas con varios actuadores.

Primero os dejo unos circuitos con el método intuitivo (con "conflictos" o señales permanentes que da problemas, solucionados)

Práctica 2: Método Intuitivo

Por si no hay finales de carrera escamoteables, dejo también unos circuitos sin "conflictos"

Práctica 2b: Método Intuitivo


Os dejo los vídeos de las simulaciones de los circuitos sin conflictos

3.3. Estructura de un esquema neumático.

En el siguiente vídeo podéis ver la estructura de un esquema neumático

Os dejo también un pdf de FESTO con las últimas normas de representación de los esquemas neumáticos.

Identificación de referencia según ISO 1219-2 y/o EN 81346-2

3.2. Simbología.

Aquí os dejo un vídeo y seminario sobre simbología neumática y a continuación varios enlaces para consultar los símbolos neumáticos

 

Neumática (DIN ISO 1219) en la web de FESTO

Símbolos neumáticos en formato CAD para descargar en la web de SMC

 

3.1B. Práctica Catálogo

Práctica 0: Elementos neumáticos

1) Identificar los diferentes componentes de las mesas. (Adjuntar fotografía y símbolo)

Nuestros entrenadores son de la marca SMC y aquí podéis verlos con su referencia educacional

2) Breve descripción del funcionamiento

(sugerencia: Manual del software Fluidsim 4 Pneumatics, apartados B y C (“La Biblioteca de Componentes” y “Perspectiva sobre el material didáctico” ).

3) Búsqueda en catálogo online SMC mediante las referencias reales que vienen en cada elemento. El link para entrar en el catálogo está abajo a la izquierda. También podéis utilizar el catálogo online SMC European Best Pneumatics


La práctica en formato PDF

3.1. Componentes neumáticos

Aquí tenéis unos vídeos demostrativos de los principales componentes neumáticos.

Es una lista de reproducción con los siguientes vídeos:

• Actuadores neumaticos lineales 
• Actuadores neumaticos rotativos
• Valvulas neumaticas
• Valvulas de caudal
• Valvulas de escape rapido yvalvulas de funciones logicas
• Valvulas de presion
• Emisores de señal
• Valvulas distribuidoras
• Valvulas combinadas

2.3. Software para cálculo, dimensionamiento, selección

Además de los cálculos que hemos aprendido a realizar en clase, los fabricantes disponen en sus webs de software online/offline que nos simplifican mucho las cosas.

A continuación os dejo algunos ejemplos:


En la web de compresores Kaeser podemos encontrar un "set de herramientas" llamado "toolbox" con diferentes aplicaciones online:

•  Toolbox
  
  •      Conversión
  •      Condensado
  •       Recuperación de calor
  •      Caída de presión
  •      Fugas
  •      Tamaños depósitos
  •      Metro cúbico estándar

Atlas-Copco también dispone de una calculadora online con unos datos predeterminados, que da como resultado 8 parámetros relacionados con el compresor. Tiene además un conversor de unidades. Está en inglés, y con introducir el caudal (Flow) o la potencia (Power) del compresor, nos da los siguientes resulatados:

• Air Receiver (volumen del depósito)
• Water in the air (cantidad de agua en el aire)
• Pressure Drop (caída de presión)
• Cost of Pressure Drop (costo de la caída de presión)
• Leakages (fugas)
• Pipe With (diámetro de la tubería)
• Volumen Conversión (conversor de volumen)
• Cooling Airflow (flujo de aire de refrigeración)

Es posible entrar en cada apartado y rehacer los cálculos con los datos de nuestro interés; además, aparece la fórmula con la que se están realizando dichos cálculos.



SMC por su parte nos ofrece varios programas para descargar en su sección "Herramientas de ingeniería SMC"

¡CUIDADO! Es necesario cambiar manualmente la ubicación a España (desde la bandera de la UE de arriba a la derecha) y al empezar desde el inicio pinchar en "Productos" y seleccionar las "Herramientas" desde allí.

• Herramientas de ingeniería para sistemas neumáticos
• Herramientas de selección de producto

• Selector de depósito de aire a presión
• Selector de multiplicador de presión
• Model Selection Software
• Selector de cilindros guiados
• Selector de amortiguadores hidráulicos
• Selector de actuadores de giro
• Selector de pinzas neumáticas

• Herramientas de configuración de producto

• Configurador de válvulas
• Configurador de equipos de tratamiento de aire
• Configurador de cilindros
• Asistente de programación de sensores digitales (Flujostatos/Presostatos)

• Diseño de circuitos neumáticos

• Símbolos neumáticos
• PneuDraw
• Librería EPLAN

• Herramientas de ingeniería para seleccionar otro tipo de productos SMC

• Otras herramientas de ayuda

• Cálculo de tiempos de carga/descarga del depósito
• Software de cálculo de consumo de aire /capacidad de caudal requerida
• Cálculo de momento de inercia
• Software de ahorro energético

• Herramientas de ingeniería para seleccionar otro tipo de productos SMC

• Selector de actuadores eléctricos
• Selector de sistemas de vacío
• Selector de válvulas de 2 vías
• Software de selección Chillers

Festo también proporciona diferentes herramienta en el apartado "Software de Diseño"

• Medios auxiliares para la selección

•     Actuadores neumáticos
•     Equipos de acondicionamiento del aire comprimido
•     Pinza
•     Amortiguadores
•     Placas deslizantes neumáticas

•  Software de dimensionado

•     Unidades separadoras de piezas HPV

•  Herramientas de cálculo

•     Consumo de aire de los cilindros
•     Inercia de la masa

2.2. Cálculo de actuadores neumáticos

Primero os dejo una presentación acerca de actuadores neumáticos de FESTO en la que se tratan los cálculos básicos.

Después el procedimiento de selección de un cilindro neumático según el catálogo de SMC, y por último un programa gratuíto de SMC para el dimensionado de actuadores.

Actuadores Neumáticos

Catálogo SMC (La parte para seleccionar los cilindros). La parte completa aquí

En la página web de SMC, en la parte de programas y descargas podeis encontrar el programa Model Selection Software

2.1. Cálculo de una instalación neumática

En la web del Departamento de Mecánica de Fluídos de la Universidad de Oviedo encontramos un seminario sobre instalaciones de aire comprimido

Se tratan los siguientes puntos:


INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO.
1. Sistemas de aire comprimido.
2. Elementos básicos de una instalación de aire comprimido.
3. Dimensionamiento de un sistema de aire comprimido.
4. Diseño del sistema de distribución
5. Caso de estudio: Red de aire comprimido para nave industrial.


El caso está resuelto en la siguiente

Aire Comprimido2006 by on Scribd

presentación

TECNUN-Escuela Superior de Ingenieros de San Sebastián, perteneciente a la Universidad de Navarra, tiene colgado en su web un interesante ejercicio resuelto del cálculo de una instalación neumática de un pequeño taller.

Partiendo de los datos de las máquinas instaladas, se dimensiona el diámetro de las tuberías (tanto de la tubería principal, como de las acometidas), el compresor, y el depósito necesario.

Tema 1.3. a 1.5. Producción, Distribución y Preparación del Aire comprimido

Primero os dejo unos vídeos para explicar brevemente la producción, distribución y preparación del aire comprimido. Después encontraréis un manual, un libro y tres guías de cuatro fabricantes de componentes neumáticos en los que se desarrollan ampliamente estos puntos y se tocan algunos otros.

Para empezar tenemos cinco vídeos: en los dos primeros se explica como se produce el aire comprimido y como se distribuye a través de la planta. El tercero y cuarto (ambos en inglés) nos muestran una animación de cómo funciona un compresor de tornillo y un ejemplo real del servicio de mantenimiento de este tipo de compresores. El último (en español) también explica el funcionamiento de un compresor de tornillo, pero se centra en la función de los filtros que tiene.




¿Qué funciones realiza el depósito? 

Antes de llegar a cada puesto de trabajo, hay que llevar el aire por la red de tuberías. Tenemos varios vídeos que nos describen la red de aire comprimido, las consideraciones a tener en cuenta a la hora de su diseño y diferentes sistemas de tuberías y sus métodos de montaje.


¿Qué características tiene que tener la red de distribución del aire comprimido?

Antes de utilizar el aire comprimido, es necesaria una preparación previa, ya que contiene humedad y contaminantes y no es apto para su utilización en esas condiciones.




¿Cómo debe estar el aire comprimido para su utilización? ¿Por qué? 

¿Cómo funciona la unidad de mantenimiento?

En los siguientes vídeos podemos ver los diferentes componentes utilizados en la unidad de mantenimiento para la preparación del aire comprimido.




Para terminar os dejo algunos libros/guías sobre la producción/distribución/preparación del aire comprimido de los principales fabricantes de compresores y tecnología neumática

Manual del aire comprimido de Atlas Copco

• Capítulo 1 Teoría 
• Capítulo 2 Compresores y equipo auxiliar 
• Capítulo 3 Diseño y servicio de las instalaciones de compresores 
• Capítulo 4 Economía 
• Capítulo 5 Ejemplo de cálculo 
• Capítulo 6 Apéndices

En una de las páginas web del departamento de educación de Cataluña podemos acceder a un completísimo libro editado por la empresa FESTO, titulado Aire comprimido, fuente de energía. Preparación y distribución en el que se tratan los siguientes temas

• 1. El aire comprimido en la industria
• 2. Fundamentos físicos
• 3. La preparación del aire comprimido 
• 4. La distribución del aire comprimido 
• 5. Fugas de aire comprimido 
• 6. Sugerencias para ahorrar y controlar 
• Glosario 
• Normas y directivas  
• Bibliografía 
• Índice de términos técnicos

La empresa KAESER Compresores nos ofrece en su página web un completo manual acerca de la Técnica de aire comprimido :

NOCIONES BÁSICAS

• Conceptos fundamentales de la producción de aire comprimido 
• Tratamiento económico del aire comprimido 
• ¿Por qué es necesario secar el aire comprimido? 
• Evacuación correcta del condensado 
• Tratamiento económico y seguro del condensado 
• Regulación efi caz de los compresores 
• Coordinación óptima de compresores para ahorrar energía 
• Ahorro de energía gracias a la recuperación del calor 
• Nueva planifi cación de la red de aire comprimido 
• Saneamiento de la red de aire comprimido 
• Análisis de la demanda de aire (ADA) – cálculo de la situación real 
• Cálculo de la solución más económica 
• Refrigeración efi ciente de la estación de aire comprimido 
• Cómo mantener a largo plazo la fi abilidad y la optimización de los costos 

CONSEJOS PRÁCTICOS

• Ahorro gracias a la presión óptima 
• Presión correcta en la conexión de aire comprimido 
• Distribución efi ciente del aire comprimido 
• Tuberías de la estación de aire comprimido 
• Emplazamiento correcto de los compresores 
• Ventilación de la sala de compresores (entrada de aire) 
• Ventilación de la sala de compresores (salida de aire)

En la web de la empresa Norgren podemos encontrar Aire Comprimido La guía Norgren para el Tratamiento del Aire

• Aplicaciones
• Extracción de Contaminantes
• Control de Presión
• Lubricación
• Protección de los Sistemas, del Personal y del Entorno
• Otros Productos para Sistemas Seguros
• Tratamiento del Aire Norgren: Visión General del Producto
• Glosario
• Tablas de Referencia

También FESTO tiene su "Libro blanco Preparación de aire comprimido en sistemas neumáticos" en el que se tratan los siguientes temas:

• Cómo la preparación del aire comprimido mejora la seguridad del producto, la disponibilidad de las máquinas y la vida útil de todos los componentes.
• Los criterios y principios físicos que deben tenerse en cuenta para la selección óptima de una combinación de unidades de mantenimiento.
• Los principios de funcionamiento y campos de aplicación que tienen las diferentes unidades de mantenimiento.
• Cómo se configura una combinación de unidades de mantenimiento para que rinda de forma óptima.

Curso de Automatización y Control

El Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de Escuela superior de Ingenieros Industriales de Vigo y el portal instrumentacionycontrol.net nos ofrecen el curso Curso de Automatización y Control a través de youtube.

Consta de los siguientes temas:

1. Introducción a los Sistemas Automáticos
2. El Computador y el Ciclo de Proceso de un Producto
3. Equipos para la Automatización Industrial
4. Sistemas de Fabricación Flexible
5. Fabricación Integrada por Computador CIM
6. Comunicaciones Industriales
7. Sensores y Actuadores Industriales

1. Introducción a los Sistemas Automáticos




02. El Computador y el Ciclo de Proceso de un Producto




03. Equipos para la Automatización Industrial




04. Sistemas de Fabricación Flexible




05. Fabricación Integrada por Computador CIM




06. Comunicaciones Industriales




07. Sensores y Actuadores Industriales