INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera

“INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL” Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Tecnología Avanzadas. Tópicos de neumática, electroneumática y aplicaciones en Mecatrónica Profesor: • Héctor Domínguez Alumnos: • Casas Pérez César. • Bravo Conejo César. • Medina Monroy Ricardo. • Pérez Rueda Kristian Aram. • Sánchez Pineda Saúl. Grupo: 2 MM 4

Croquis de Situación Muestra la relación entre los actuadores y su disposición en la maquina. No es a escala, pero muestra de manera clara la orientación de los actuadores

Ecuación de movimientos La ecuación de movimientos muestra de manera resumida lo que seria la descripción de movimientos que anteriormente se realizaron, entendiendo por un signo «+» que el cilindro se abre y «–» que el cilindro se retrae. Para posiciones intermedias se representa con la palabra int.

Diagrama espacio-fase En el caso del diagrama espacio-fase, tu puedes ver la secuencia de los actuadores, mas no darte una idea de sus velocidades, solamente te sirve para conocer si sale (A+) o si entran (B-).

Diagrama espacio-tiempo Los diagramas espacio-tiempo no son más que la representación gráfica de las trayectorias de diferentes vehículos. Se dibuja una gráfica con el eje de abscisas representando al tiempo y el eje de ordenadas al espacio recorrido. La curva resultante es la trayectoria del vehículo o vehículos considerados. En el eje de las x se divide el tiempo, regularmente 1 seg. Y en el eje de las y se divide la carrera, regularmente en mm.

Metodología de análisis y diseño • Método intuitivo o empírico. • Método de cascada. • Método de paso a paso. • Método de secuencia.

Método intuitivo El método intuitivo consiste en utilizar diferentes componentes y accionamientos para ir uno a uno solucionando los diferentes inconvenientes que se van presentando. Uno de los componentes mas utilizados es el accionamiento abatible, el cual permite esconder las señales cuando no se requieren y de esta forma evitar la superposición de señales. Accionamiento de rodillo abatible

Método de cascada El método cascada es un método sistemático que permite encontrar la solución siguiendo unos pasos determinados. Este método utiliza válvulas memoria para organizar el circuito en líneas de presión independientes. La cantidad de válvulas de memoria que se requieren se calculan según el número de líneas de presión ó grupos que se generen. # Válvulas = # Grupos - 1 Se deben tener en cuenta las siguientes condiciones para la realización del método: En un grupo no pueden existir dos movimientos del mismo actuador. Los movimientos no se pueden cambiar de posición según la secuencia definida. Se deben generar el menor número posible de grupos de presión. Los activadores de los grupos deberán ser alimentados por los grupos de presión anteriores. El último grupo debe iniciar energizado.

El método paso a paso también es un método sistemático que debe seguir unas condiciones específicas para el diseño de la secuencia. Para este método se tomará que cada fase de la secuencia corresponde a un paso y por cada paso que se requiera se tendrá el siguiente grupo de componentes: Para el último paso se debe utilizar la siguiente configuración con el fin de cumplir la exigencia de que el último paso debe iniciar energizado. Utilizando los componentes definidos para cada paso se realizarán las siguientes acciones: Activar los movimientos correspondientes. Preparar el paso siguiente. Anular el paso anterior. Así mismo, el grupo de componentes recibe las señales de preparación y anulación.

Método de secuencia Finalmente se conectan los accionamientos de acuerdo con el orden de los movimientos de la secuencia. El primer movimiento activa el movimiento número dos para que este active el siguiente movimiento asta que se activa el movimiento de retorno a estado inicial. Así mismo las conexiones del primero y ultimo módulo respectivamente se conectan entre si. No olvidar que se deben bloquear las conexiones que no se están utilizando.

Electroválvulas Estas válvulas se utilizan cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico, un final de carrera eléctrico, presostatos o mandos electrónicos. En general, se elige el accionamiento eléctrico para mandos con distancias extremamente largas y cortos tiempos de conexión. Las electroválvulas o válvulas electromagnéticas se dividen en válvulas de mando directo o indirecto. Las de mando directo solamente se utilizan para un diámetro luz pequeño, puesto que para diámetros mayores los electroimanes necesarios resultarían demasiado grandes.

Electroválvulas de mando directo Las válvulas de mando directo conmutan el elemento de junta directamente a través del sistema de imanes. Con la particularidad de que la junta, por lo general superando la presión de servicio efectiva, debe separarse del asiento únicamente por medio del accionamiento. Un resorte de cierre mantiene la válvula cerrada con la ayuda de la presión del medio. La función depende del tamaño del asiento, de la presión de servicio efectiva y de la fuerza magnética.

Electroválvulas de mando indirecto La válvula limitadora de presión de mando indirecto es aplicada en sistemas con una cantidad considerable de flujo. Su tarea es limitar la presión en el sistema a un valor aceptable. Descripción: La válvula piloto esta ajustada a 150 bar. La presión debajo de la válvula principal es igual a la presión arriba de esta, (determinada por la carga sobre el motor). El resorte de la válvula principal (de 1 a 5 bar) mantiene la válvula en la posición cerrada.

* En los esquemas neumáticos y electroneumáticos debe utilizarse un código de identificación para los componentes empleados, que se indicara al lado de sus símbolos respectivos. * a) Identificación por cifras con numeración continua * b) Identificación por cifras con numeración compuesta * c) Identificación por letras * d) Identificación por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219 -2

* Emplea en mandos muy complicados cuando es problemático aplicar los otros métodos. * Se trata de ir numerando a los distintos componentes del esquema siguiendo la serie de números naturales 1, 2, 3, etc. * Se trata de dividir el proceso en grupos que se numeran de forma correlativa. A continuación los componentes de cada grupo se enumeran de forma continua. * La identificación se forma indicando primero el número del grupo y continuación el número del componente separados por un punto. * Ejemplo. Se trata del grupo 1 y en el se esta considerando el componente 6, el componente se enumera por 1. 6.

• Los elementos de trabajo se numeran se designan por letras mayúsculas a partir de la letra A siguiendo un orden alfabético. • Se completa con el signo mas (A+, B+, …) o con el signo menos (A-, B-, …) si se desea referirse a la carrera de salida o la de entrada. • Las válvulas con accionamiento mecánico actuadas por los elementos de trabajo anteriores se designan por letras minúsculas procurando que lleven las mismas letras, afectadas por el subíndice 0 o menos y 1 o mas según estén colocados en la posición de reposo (vástago de entrada) o en la posición de trabajo (vástago de salida). •

• Número de Grupo Funcional. Se compone de cifras empezando por 1. Este número será utilizado en sistemas o instalaciones que dispongan mas de un grupo funcional. • Número de Circuito. Esta compuesta por cifras, es preferible empezar desde 0 para todos los componentes dispuestos sobre el grupo generador o las fuentes de alimentación. • Código del Componente. Cada componente será identificado por una letra conforme a • Número del Componente. Se compone de cifras empezando por 1 con numeración continua.

* Acumuladores Neumáticos Capacidad en dm^3 Presión Máxima Admisible en MPa (bar) * Un bar = 10^5 Pa; 10 bar = 1 MPa * Bombas a) Bomba a cilindrada fija Caudal Nominal en dm^3 o cm^3 b) Bomba a cilindrada variable Caudal mínimo y máximo en dm^3/min o cm^3 * Compresores Caudal nominal en dm^3 o cm^3

* Motores Potencia Nominal en KW y Velocidad de Rotación en min^-1 * Aparatos para la Regulación de la Presión y Presostatos Presión de Regulación en MPa * Cilindros Diámetro del Cilindro, Diámetro del Vástago y Carrera Máxima en mm * Motores Semirrotativos Cilindrada por Movimiento en cm^3 Angulo en Grados Velocidad de Rotación en min^-1 * Acumuladores de Gas Presión de Precarga en MPa Presión de Funcionamiento Máxima y Mínima en MPa Volumen en dm^3

Ejemplos prácticos • Desplazamiento de objetos. • Compresión de algún componente. • Etiquetado de cierto tipo de lata. • Para que un robot le sea posible levantar el material.

Ejemplo 1

Circuito del video 1

Croquis de situación

Ecuación de movimientos Paso Número Actuado r 1 2 3 4 5 7 8 A + - - - B - + + + - - - C - - + - - D - - + - - E - - - + -

Diagrama espacio-fase

Diagrama espacio-tiempo Tiempo

Ejemplo 2

Circuito del video 2

Croquis de situación

Ecuación de movimientos Paso Número Actuado r 1 2 3 4 5 7 8 A + - + - + B - + - + -

Diagrama espacio-fase

Diagrama espacio-tiempo Tiempo