INSTITUTO TECNOLGICO DE SONORA UNIDAD NAINARI DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

PRACTICA: SIMULACIN DE ELECTROVALVULAS Y PISTONES UTILIZANDO EL PAQUETE FluidSIM.

PRE REPORTE: Leer el Manual de FluidSim.

MATERIA: SENSORES Y ACTUADORES. ASESOR: MIGUEL ANGEL LIZARRAGA LIZARRAGA

1.1

Introduccin.

Una electro-vlvula neumtica es una vlvula de vas (puertos a travs de los cuales circula el fluido) con mando elctrico cuya funcin es dirigir el aire a travs de sus vas para alimentar, desfogar y/o bloquear algn componente neumtico.

1.2 Tipos de mando o accionamiento.Las vlvulas utilizan distintos tipos de accionamiento para que logren conmutar o cambiar de vas la conduccin del aire. Los accionamientos se clasifican en 5 grupos: Muscular o manual: accionamiento que requiere de un operador para accionar la vlvula. Ejemplo: botn pulsador, pedal. Mecnico: accionamiento que por medio mecnico logra que la vlvula cambie el flujo de aire entre sus puertos. Ejemplo: resorte, leva. Neumtico: accionamiento que por medio de presin de aire la vlvula cambia el flujo de aire entre sus puertos. Este tipo de accionamiento recibe el nombre de pilotaje. Elctricos: accionamiento que a travs de componentes elctricos acciona la vlvula. Ejemplo: solenoide. El advenimiento de la electrnica en los campos industriales ha llevado a que ests vlvulas de vas se inclinen ms hacia los accionamientos elctricos, es por esta razn que el presente trabajo se enfoca especficamente a las electro-vlvulas.

1.3 Paquete FluidSIM.FluidSIM Neumtica es un software de simulacin de la marca FESTO gracias al cual se pueden obtener y poner en prctica conocimientos bsicos de Neumtica. Este paquete funciona bajo el ambiente Windows. Algunos de los dispositivos que pueden ser simulados en este software son elementos de diagrama de escalera (relevadores, botones pulsadores, temporizadores con retardo al encendido, temporizadores con retardo al apagado, etc) y dispositivos neumticos (electro-vlvulas, reguladores de presin, pistones, etc).

Construccin de un circuito neumtico simple para su simulacin.1.1 Abra el programa FluidSIM, se mostrara la pantalla de inicio siguiente:

En la parte izquierda se muestra la biblioteca de componentes con los cuales cuenta FluidSiM, En la cual se tienen elementos elctricos y Neumticos para realizar circuitos:

1.2 Mediante el men Archivo->Nuevo crear una superficie de diseo, la pantalla se ver como sigue:

1.3 El circuito que se realizar consistir en una electro-vlvula neumtica 5/2 de accionamiento por solenoide y retorno por muelle que accionar un pistn de doble efecto. Para ello de la biblioteca de dispositivos seleccione una fuente de aire comprimido (compresor) y arrstrelo hasta la superficie de diseo.

Dando un doble clic sobre la fuente de aire comprimido se mostrar un cuadro de entrada para indicar la presin que suministrar dicha fuente, indique que la presin ser de 6 bar. 1.4 De la misma forma que agreg el compresor agregue una vlvula 5/n.

Con un doble clic sobre la vlvula se abrir el siguiente cuadro de dilogo:

En el campo Cuerpo de vlvula se muestran cuatro recuadros para la seleccin de la posicin de la vlvula, por lo tanto esta puede tener un mximo de 4 posiciones. Se puede ver que dos recuadros ya cuentan una posicin definida, esto se debe a que por default el software crea una vlvula 5 vas 2 posiciones, en caso de que el nmero de posiciones quisiera aumentarse se tendra que seleccionar la posicin deseada en los campos en blanco. Como en esta prctica se desea usar una electro-vlvula 5/2 los cuadros se dejarn como estn. Dentro del mismo campo de cuerpo de vlvula se tiene el recuadro

Posicin inicial, en el se seleccionar la posicin con la que se desea que se inicie la vlvula. Cabe mencionar que an cuando sea seleccionada una posicin como inicial, al arrancar la simulacin del circuito la vlvula tomar una posicin dependiendo de el estado de los accionamientos que se encuentren presentes. En los campos de Accionamiento izquierdo y Accionamiento derecho se configuran las caractersticas del los tipos de accionamiento que llevarn a la vlvula a las posiciones izquierda y derecha respectivamente. Para este caso como queremos que la vlvula sea accionada por solenoide seleccionamos en el accionamiento izquierdo dentro de el cuadro Neumtico/Elctrico el smbolo de una solenoide, y en el lado derecho se selecciona que el retorno sea por muelle, de tal forma que el cuadro de dialogo se vera como sigue:

De clic sobre el botn Aceptar. Por ltimo se asignar una etiqueta a la solenoide de tal manera que despus se pueda definir un circuito elctrico que accione a esta solenoide. Para ello de doble clic sobre la solenoide, se abrir un cuadro de dilogo solicitando una marca, teclee la letra A y seleccione Aceptar. 1.5 Agregue a la superficie de diseo un cilindro doble efecto como se muestra en la siguiente figura.

Reacomode los dispositivos para que se vean como en la siguiente figura, para ello puede presionar botn derecho sobre los dispositivos y aplicar la opcin girar.

1.6 En cada dispositivo se tienen pequeos crculos, los cuales al posicionar el cursor sobre ellos cambian su color a verde, estos crculos son los nodos de interconexin de los dispositivos. Para interconectar un nodo con otro posicione el cursor sobre uno de los nodos hasta que cambie su color a verde, presione el botn izquierdo del ratn, mueva el ratn hasta el otro nodo sin soltar el botn izquierdo, una vez que el segundo nodo tome un color verde suelte el botn izquierdo, ver que aparece una lnea de interconexin entre los 2 nodos. Realice la interconexin que se muestra en la figura:

Como puede ver en la vlvula se tienen 2 nodos que quedaron sin conectarse. En la prctica esto no afectara en nada al funcionamiento de la electro-vlvula, sin embargo FluidSiM no permite que se dejen estos nodos sin conectar. De un doble clic sobre uno de los nodos libres, aparecer un cuadro de dialogo con el campo cierre de la conexin, para este caso se seleccionar un dispositivo silenciador simple como se observa en la figura, el cual en la prctica evitara que se presente el ruido del aire desfogado proveniente del actuador al presentarse un cambio de posicin de la electro-vlvula.

Seleccione Aceptar y repita la operacin para el otro nodo que se encuentra libre. 1.7 Hasta el momento ya se tiene el circuito neumtico terminado, sin embargo falta completar el circuito elctrico que accionar la solenoide de la electro-vlvula. Para ello agregue al diagrama una conexin de 24 V, una conexin de 0 V, un pulsador normalmente abierto y una solenoide de vlvula. Realice la conexin entre estos dispositivos como se muestra en la figura.

De doble clic sobre la solenoide, se abrir un cuadro de dialogo solicitndole una mscara, teclee A y de clic en aceptar. Con lo anterior se le est diciendo al sistema que esa solenoide es la misma que la solenoide que se tiene en la electro-vlvula. 1.8 El circuito electro-neumtico se encuentra listo para ser simulado. Para corroborar que no existan errores en el circuito del men Ejecutar seleccione la opcin Comprobar diseo, se abrir un cuadro de dialogo que indicar si hay algn error o si el diseo no presenta errores. Del mismo men Ejecutar elija la opcin Iniciar, con ello el circuito neumtico diseado comenzar su simulacin. Como se puede ver en la siguiente imagen una lnea gruesa en color azul oscuro indica la presencia de aire a presin, el cual para este caso es el flujo de aire en la posicin forzada por el muelle, ya que la solenoide A no se encuentra energizada.

El aire a presin que proviene del compresor fluye a travs del nodo 1 hacia el nodo 2, por lo que el aire a presin entra a la cmara ubicada en la posicin inferior del pistn

provocando que este repliegue el vstago hacia su interior, el aire desplazado de la cmara ubicada en la posicin superior del pistn fluye hacia el nodo 4 llegando hasta el nodo 5 donde se encuentra el silenciador, por lo que el aire es liberado hacia el ambiente. Coloque el cursor sobre el botn pulsador hasta que aparezca en lugar del cursor una mano y de un doble clic manteniendo el segundo clic presionado, con ello le estamos diciendo al simulador que se est presionando el botn pulsador. Observar que en la parte elctrica las lneas cambian a un color rojo indicando el paso de corriente a travs de ellas. Debido a que la solenoide A se energiza en la parte elctrica tambin lo har en la parte neumtica de tal modo que la electro-vlvula cambia a la posicin accionada por la solenoide y a consecuencia el pistn tambin cambia su posicin como se puede observar en la siguiente figura:

En esta figura el aire a presin que proviene del compresor fluye a travs del nodo 1 hacia el nodo 4, por lo que el aire a presin entra a la cmara ubicada en la posicin superior del pistn provocando que este empuje el vstago hacia el exterior, el aire desplazado de la cmara ubicada en la posicin inferior del pistn fluye hacia el nodo 2 llegando hasta el nodo 3 donde se encuentra el silenciador, por lo que el aire es liberado hacia el ambiente. Suelte el botn del ratn y observar como nuevamente la accin del muelle tiene efecto para retornar la electro-vlvula en consecuencia el pistn a sus posiciones originales.

Actividades Complementarias1.-Realice un circuito electro-neumtico que accione un pistn de simple efecto de retorno por resorte, de tal forma que al presionar un botn normalmente cerrado el pistn se accione, y al soltar el botn el pistn regrese a su posicin original. 2.-Suponga se desea controlar el accionamiento de un pistn doble efecto para abrir y cerrar una compuerta de guillotina que se tiene en la descarga de un silo de grano. El control se lleva a cabo mediante dos botones pulsadores normalmente abiertos (botn A para abrir y botn C para cerrar). Considerando que la(s) vlvula(s) que accionar(n) el pistn se encuentra(n) ubicada(s) a un lado del pistn (es decir dentro de un rea explosiva) y no pueden reubicarse realice un circuito electro-neumtico que controlar el pistn con los equipos neumticos necesarios seleccionando los tipos de accionamientos para la(s) electro-vlvula(s) usadas. 3.-Suponga que se tiene una plancha para transportar piezas la cual se encuentra unida a 2 pistones. Si el pistn A no est accionado la plancha est abajo, si el piston A se acciona mueve la plancha hacia arriba. De la misma forma cuando el pistn B no est accionado la plancha est hacia atrs, si el pistn B se encuentra accionado mueve la plancha hacia adelante. El transporte de piezas debe realizarse primero moviendo la plancha hacia arriba, luego moviendo la plancha hacia adelante, luego moviendo la plancha hacia abajo y por ltimo moviendo la plancha hacia atrs, de tal forma que el movimiento de la plancha describe un cuadro con movimientos verticales y horizontales (por proteccin para las piezas la plancha no debe realizar movimientos diagonales). Realice un circuito electro-neumtico para operar este sistema considerando que si por alguna razn se pierde la presin de aire el pistn se quedar en la ultima posicin que tuvo antes de la perdida de presin de aire.

INSTITUTO TECNOLGICO DE SONORA UNIDAD NAINARI DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

PRACTICA: SIMULACIN DE RELEVADORES UTILIZANDO EL PAQUETE FluidSIM.

MATERIA: SENSORES Y ACTUADORES. ASESOR: MIGUEL ANGEL LIZARRAGA LIZARRAGA

Relevador.El rel o relevador (del ingls "relay") es un dispositivo electromecnico, que funciona como un interruptor controlado por un Circuito elctrico en el que, por medio de un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Ya que el relevador es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, una forma de amplificador elctrico.

Los contactos de un rel pueden ser Normalmente Abiertos (NO, por sus siglas en ingls) o Normalmente Cerrados (NC).

Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el relevador es activado; el circuito se desconecta cuando el relevador est inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos. Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relevador es activado; el circuito se conecta cuando el relevador est inactivo. Estos contactos se utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el relevador sea activado.

Relevadores con retardo.El relevador visto en el punto anterior tiene contactos instantneos, lo cual significa que la respuesta de los contactos es instantnea al comportamiento de la bobina. Por ejemplo, si la bobina se energiza el contacto (NA o NC) es accionado de manera instantnea, si la bobina deja de ser energizada el contacto vuelve a su estado normal (NA o NC) de manera instantnea.

Este funcionamiento vara en los relevadores con retardo, en los cuales el comportamiento de los contactos depende del estado de la bobina, pero tambin de un retardo. Los relevadores con retardo ms comunes son el relevador con retardo a la conexin y el relevador con retardo a la desconexin. En el relevador con retardo a la conexin el contacto presenta un retardo con respecto al comportamiento de la bobina. Por ejemplo, si la bobina se energiza el contacto (NA o NC) no se acciona, sino que espera un tiempo de retardo despus del cual es accionado, si la bobina deja de ser energizada el contacto vuelve a su estado normal (NA o NC) de manera instantnea. En el relevador con retardo a la desconexin el contacto presenta un retardo con respecto al comportamiento de la bobina. Por ejemplo, si la bobina se energiza el contacto (NA o NC) es accionado de manera instantnea, si la bobina deja de ser energizada el contacto permanece accionado y vuelve a su estado normal (NA o NC) hasta que transcurra un tiempo de retardo.

Paquete FluidSIM.FluidSIM Neumtica es un software de simulacin de la marca FESTO gracias al cual se pueden obtener y poner en prctica conocimientos bsicos de Neumtica. Este paquete funciona bajo el ambiente Windows. Algunos de los dispositivos que pueden ser simulados en este software son elementos de diagrama de escalera (relevadores, botones pulsadores, temporizadores con retardo al encendido, temporizadores con retardo al apagado, etc) y dispositivos neumticos (electro-vlvulas, reguladores de presin, pistones, etc).

1.-Simulacin de relevador con contactos instantaneos.1.1 Abra el programa FluidSIM, se mostrara la pantalla de inicio siguiente:

En la parte izquierda se muestra la biblioteca de componentes con los cuales cuenta FluidSiM, En la cual se tienen elementos elctricos y Neumticos para realizar circuitos:

1.2 Mediante el men Archivo->Nuevo crear una superficie de diseo, la pantalla se ver como sigue: El circuito que se realizar consistir en el accionamiento de 1 relevador con contactos instantneos. Cuando se utiliza FluidSIM en Versin demo no se pueden realizar diagramas de escalera completos debido a que no se tienen disponibles los componentes conexin ni Distribuidor-T, por ello se debe usar una fuente de voltaje para cada escaln. En este caso el circuito estar formado por 2 escalones. 1.3 De la biblioteca de componentes arrastre hacia la superficie de diseo dos conexiones elctricas de 24 volts (ladder) y dos conexin elctricas de 0 volts (ladder), estas conexiones funcionarn como dos fuentes de voltaje de 24 volts. El rea de diseo se ver como en la siguiente figura.

1.4 Agregue a la superficie de diseo un pulsador normalmente abierto (ladder) y un rel (ladder). Como se muestra en la figura.

Con un doble clic sobre el pulsador se abrir un cuadro de dilogo solicitando una marca, escriba la letra A y de clic sobre el botn Aceptar. Haga lo mismo con el relevador asignndole la etiqueta R1.

1.5 Agregue a la superficie de diseo un contacto normalmente abierto (ladder) y un indicador luminoso como en la siguiente figura.

Con un doble clic sobre el contacto normalmente abierto se abrir el siguiente cuadro de dilogo.

En este cuadro de dilogo se puede seleccionar un determinado accionamiento que cierre el contacto normalmente abierto, como en este caso se quiere que el contacto se cierre cuando se energice la bobina del relevador R1, debe teclear en el campo Marca las letras R1, con ello el estado del contacto depender del relevador R1. para cerrar el cuadro de dilogo de clic en el botn Aceptar. Con un doble clic sobre el indicador luminoso se abrir un cuadro de dilogo donde se puede seleccionar el color con el cual encender la lmpara al energizarse, seleccione un color rojo y de clic en el botn Aceptar.

Reacomode los dispositivos para que se vean como en la siguiente figura, para ello puede presionar botn derecho sobre los dispositivos y aplicar la opcin girar.

1.6 En cada dispositivo se tienen pequeos crculos, los cuales al posicionar el cursor sobre ellos cambian su color a verde, estos crculos son los nodos de interconexin de los dispositivos. Para interconectar un nodo con otro posicione el cursor sobre uno de los nodos hasta que cambie su color a verde, presione el botn izquierdo del ratn, mueva el ratn hasta el otro nodo sin soltar el botn izquierdo, una vez que el segundo nodo tome un color verde suelte el botn izquierdo, ver que aparece una lnea de interconexin entre los 2 nodos. Realice la interconexin que se muestra en la figura:

1.7 El circuito elctrico se encuentra listo para ser simulado. Para corroborar que no existan errores en el circuito del men Ejecutar seleccione la opcin Comprobar diseo, se abrir un cuadro de dialogo que indicar si hay algn error o si el diseo no presenta errores. Del mismo men Ejecutar elija la opcin Iniciar, con ello el circuito neumtico diseado comenzar su simulacin. 1.8 Coloque el cursor sobre el botn pulsador hasta que aparezca en lugar del cursor una mano y de un doble clic manteniendo el segundo clic presionado, con ello le estamos diciendo al simulador que se est presionando el botn pulsador. Observar que en la parte elctrica las lneas cambian a un color rojo indicando el paso de corriente a travs de ellas. Debido a que la bobina R1 se energiza el contacto normalmente abierto tambin lo hace de manera instantnea (vea como el smbolo del contacto normalmente abierto cambia a un contacto normalmente cerrado), con ello se energiza el indicador luminoso.

1.9 Suelte el botn del ratn, con ello se le est diciendo al simulador que el botn pulsador se ha soltado. Se ver en el simulador como la bobina del relevador R1 se desenergiza y de manera instantnea el contacto normalmente abierto vuelve a su estado normal apagando el indicador luminoso.

2.-Simulacin de relevador con contactos de retardo a la conexin.2.1 Del men Ejecutar elija la opcin Stop (modo edicin), con ello saldr de la simulacin del circuito anterior. 2.2 Mediante el men Archivo->Nuevo abra una nueva superficie de diseo y edite el mismo circuito que se hizo en el punto 1, solo que ahora en lugar de usar un Rel (ladder) use un Rel con retardo a la conexin (ladder).

Al dar doble clic al Rel con retardo a la conexin se abre el siguiente cuadro de dialogo.

En el campo Marca tecl las letras R1. En el campo tiempo de deceleracin tecl el nmero 10, con esto se le est diciendo al simulador que el retardo a la conexin ser de 10 segundos. De clic sobre el botn Aceptar. 2.3 Con un doble clic sobre el contacto normalmente abierto se abrir el mismo cuadro de dilogo que en el punto 1.5. Al igual que en este punto teclee en el campo Marca las letras R1, con ello el estado del contacto depender del relevador R1. para cerrar el cuadro de dilogo de clic en el botn Aceptar. Con un doble clic sobre el indicador luminoso se abrir un cuadro de dilogo donde se puede seleccionar el color con el cual encender la lmpara al energizarse, seleccione un color rojo y de clic en el botn Aceptar. 2.4 Revise que el circuito se encuentre correcto mediante la opcin Comprobar diseo vista en el punto 1.10. 2.5 Una vez comprobado el circuito elija la opcin Iniciar, con ello el circuito neumtico diseado comenzar su simulacin. Coloque el cursor sobre el botn pulsador hasta que aparezca en lugar del cursor una mano y de un doble clic manteniendo el segundo clic presionado, con ello le estamos diciendo al simulador que se est presionando el botn pulsador. Observar que en la parte elctrica las lneas cambian a un color rojo indicando el paso de corriente a travs de ellas. La bobina R1 se energiza, sin embargo el contacto normalmente abierto permanece en su estado normal debido a que se tiene un retardo a la conexin de 10 segundos.

2.6 Manteniendo el pulsador presionado y una vez que hayan transcurrido los 10 segundos de retardo el contacto normalmente abierto se cerrar energizando el indicador luminoso.

2.7 Suelte el botn del ratn, con ello se le est diciendo al simulador que el botn pulsador se ha soltado. Se ver en el simulador como la bobina del relevador R1 se desenergiza y de manera instantnea el contacto normalmente abierto vuelve a su estado normal apagando el indicador luminoso, ya que su retardo solo es a la conexin.

3.-Simulacin de relevador con contactos de retardo a la desconexin.3.1 Del men Ejecutar elija la opcin Stop (modo edicin), con ello saldr de la simulacin del circuito anterior. 3.2 Mediante el men Archivo->Nuevo abra una nueva superficie de diseo y edite el mismo circuito que se hizo en el punto 1, solo que ahora en lugar de usar un Rel (ladder) use un Rel con retardo a la desconexin (ladder).

Al dar doble clic al Rel con retardo a la conexin se abre el siguiente cuadro de dialogo.

En el campo Marca tecl las letras R1. En el campo tiempo de deceleracin tecl el nmero 10, con esto se le est diciendo al simulador que el retardo a la desconexin ser de 10 segundos. De clic sobre el botn Aceptar. 3.3 Con un doble clic sobre el contacto normalmente abierto se abrir el mismo cuadro de dilogo que en el punto 1.5. Al igual que en este punto teclee en el campo Marca las letras R1, con ello el estado del contacto depender del relevador R1. para cerrar el cuadro de dilogo de clic en el botn Aceptar. Con un doble clic sobre el indicador luminoso se abrir un cuadro de dilogo donde se puede seleccionar el color con el cual encender la lmpara al energizarse, seleccione un color rojo y de clic en el botn Aceptar.

Dpto. de Ingeniera Elctrica y Electrnica

Sensores y Actuadores

3.4 Revise que el circuito se encuentre correcto mediante la opcin Comprobar diseo vista en el punto 1.10. 3.5 Una vez comprobado el circuito elija la opcin Iniciar, con ello el circuito neumtico diseado comenzar su simulacin. Coloque el cursor sobre el botn pulsador hasta que aparezca en lugar del cursor una mano y de un doble clic manteniendo el segundo clic presionado, con ello le estamos diciendo al simulador que se est presionando el botn pulsador. Observar que en la parte elctrica las lneas cambian a un color rojo indicando el paso de corriente a travs de ellas. La bobina R1 se energiza y de manera instantnea se energiza el contacto normalmente abierto debido a que se tiene un retardo a la desconexin de 10 segundos, pero el contacto es instantneo a la conexin.

3.6 Suelte el botn del ratn, con ello se le est diciendo al simulador que el botn pulsador se ha soltado. Observe que an cuando la bobina del relevador R1 se desenergiza el contacto normalmente abierto permanece cerrado, esto se debe a que el contacto tiene un retardo a la desconexin de 10 segundos.

Una vez que los 10 segundos transcurren el contacto normalmente abierto vuelve a su estado normal apagando el indicador luminoso.

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