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© Festo Didactic 542503 1 Contenido Ejercicios y hojas de trabajo Ejercicio 1: Prensa de quesos ________________________________________________________________ 3 Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz _____________________________________________ 11 Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra ___________________________________________________ 17 Ejercicio 4: Carga de paquetes _____________________________________________________________ 23 Ejercicio 5: Detención de botellas de leche ___________________________________________________ 33 Ejercicio 6: Cerrar y abrir una tubería ________________________________________________________ 39 Ejercicio 7: Aperura lenta y cierre rápido _____________________________________________________ 47 Ejercicio 8: Accionamiento de un sistema de bloqueo __________________________________________ 53 Ejercicio 9: Ampliación del sistema de mando para la prensa de quesos ___________________________ 61 Ejercicio 10: Sujeción de una pieza _________________________________________________________ 69 Ejercicio 11: Depositar piezas en canastas metálicas ___________________________________________ 77 Ejercicio 12: Accionamiento de una puerta corrediza ___________________________________________ 83 Ejercicio 13: Alimentación de tablas de madera _______________________________________________ 91 Ejercicio 14: Prensado de latas de bebidas ___________________________________________________ 97 Ejercicio 15: Estampado de cuerpos de válvulas ______________________________________________ 105 Ejercicio 16: Montaje de abrazaderas de bloqueo ____________________________________________ 113 Ejercicio 17: Etiquetado de cubos de pintura ________________________________________________ 121 Ejercicio 18: Limpieza de piezas ___________________________________________________________ 129 Ejercicio 19: Prensado de placas de características ___________________________________________ 137 REVISADO EL 09-08-10 CALIF. 10 PROF. LUIS ANGEL SALINAS TE Contenido 2 © Festo Didactic 542503 © Festo Didactic 542503 3 Ejercicio 1: Prensa de quesos Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante: • Conocerá la construcción y el funcionamiento de un cilindro de simple efecto. • Podrá calcular la fuerza del émbolo de un cilindro de simple efecto. • Conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías, normalmente cerrada. • Podrá reconocer y esquematizar los tipos de accionamiento de válvulas de vías. • Será capaz de explicar y construir un accionamiento directo. Descripción de la tarea a resolver En la fabricación de queso, se utilizan cilindros neumáticos para introducir a presión la masa en los moldes. Configure un sistema de mando con el que poder ejecutar esta tarea. Plano de situación Fabricación de queso – dispositivo de prensado Ejercicio 1: Prensa de quesos 4 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 Descripción del proceso 1. La masa del queso se coloca a mano en el molde. 2. Presionando un pulsador, avanza el vástago del cilindro que presiona la tapa sobre el molde. 3. El pulsador deberá mantenerse presionado hasta que concluya la operación. 4. Si se suelta el pulsador, el vástago retrocede y deja libre el molde que contiene el queso. 5. Ahora, es posible retirar el queso. Limitaciones • Utilice un cilindro de simple efecto. • Configure el sistema de mando neumático del cilindro, utilizando una válvula de accionamiento manual. Tareas a resolver 1. Describa la construcción y el funcionamiento de un cilindro de simple efecto. 2. Calcule la fuerza del émbolo de un cilindro de simple efecto. 3. Describa el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías, normalmente cerrada. 4. Complete el esquema del circuito neumático utilizado en la prensa de quesos. 5. Confeccione una lista de componentes. 6. Realice el montaje del sistema de mando. 7. Compruebe la construcción del sistema de mando. 8. Describa el funcionamiento del sistema de mando. Medios auxiliares • Tablas de datos • Manual de estudio Fundamentos de neumática y electroneumática • Fichas técnicas de los componentes • Software de construcción y simulación FluidSIM® P • Curso online sobre neumática Instrucciones de seguridad • Para realizar este ejercicio, limite la presión en la unidad de filtro y regulador (unidad de mantenimiento combinada) a 350 kPa máx. (3,5 bar). • Si se suelta de repente un tubo flexible: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 OK Ejercicio 1: Prensa de quesos © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 5 1. Construcción y funcionamiento de un cilindro de simple efecto Cilindro de simple efecto: símbolo del circuito y dibujo en sección a) Compare el símbolo con la representación esquemática del cilindro de simple efecto. Compruebe si concuerdan ambas representaciones. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ b) En la fig. anterior, atribuya a cada componente el número que corresponda. Componente Denominación Camisa del cilindro Culata trasera Culata delantera Vástago Émbolo Anillo magnético Junta del émbolo Muelle recuperador Conexión de aire comprimido Casquillo guía Orificio de escape Efectivamente, ambas representaciones concuerdan símbolo del cir- cuito en FluidSIM con el dibujo en sección. 1 2 11 4 9 5 8 6 10 3 7 Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 1: Prensa de quesos 6 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 c) Describa la construcción y el funcionamiento de un cilindro de simple efecto ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 2. Cálculo de la fuerza del émbolo de un cilindro de simple efecto Información La fuerza teórica del émbolo se calcula utilizando la siguiente fórmula: Fth = A ( p) Fth fuerza teórica del émbolo (N) A Superficie útil del émbolo (m2) 2 ( ) 4 D ⋅ π p Presión de trabajo (Pa) D Diámetro de cilindro (m) En la práctica, la fuerza importante es la fuerza efectiva del émbolo Feff Al efectuar el cálculo, debe tenerse en cuenta la resistencia ocasionada por la fricción. Suponiendo condiciones de funcionamiento normales (presión entre 400 y 800 kPa [entre 4 y 8 bar]), las fuerzas de rozamiento (FR) se pueden absorber con aprox. el 10 % de la fuerza del émbolo teórica. Para calcular la fuerza efectiva de un cilindro de simple efecto, se aplica lo siguiente: Feff = A ⋅ p – (FR + FF) Feff fuerza efectiva del émbolo(N) FR fuerza de rozamiento (aprox. 10 % de Fth ) (N) FF Fuerza del muelle recuperador (N) Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 El cilindro de simple efecto con leva de conmutación y racores rápidos está montado sobre una base de material sintético. La unidad se monta en el panel de prácticas utilizando el sistema giratorio con tuerca de color azul (variante de montaje «B»). Aplicando aire comprimido, el vástago del cilindro de simple efecto avanza hacia su posición final delantera. Al desconectarel aire comprimido, el muelle de reposición aplica fuerza sobre el émbolo y el vástago se desplaza hacia su posición final posterior. El émbolo del cilindro está provisto de un imán permanente, cuyo campo magnético se aprovecha para activar detectores de posición. Ejercicio 1: Prensa de quesos © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 7 – Calcule la fuerza real del émbolo en la carrera de avance, suponiendo una presión de trabajo de 600 kPa (6 bar). Cálculo de la superficie y de la fuerza del émbolo Nota Consulte los datos necesarios en la hoja de datos del cilindro. 3. Funcionamiento de una válvula de 3/2 vías, normalmente cerrada a) Complete el símbolo de una válvula de 3/2 vías normalmente cerrada, de accionamiento manual y con reposición por muelle. Válvula de 3/2 vías normalmente cerrada, de accionamiento manual y con reposición por muelle – símbolo y dibujo en sección Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 1: Prensa de quesos 8 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 b) Describa el funcionamiento de la válvula de 3/2 vías. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 4. Completar el esquema del circuito neumático – Complete el esquema del circuito neumático utilizado en la prensa de quesos. Complete los símbolos del circuito que estén incompletos. Identifique cada componente e incluya las designaciones de las tomas que falten. Sin activar. Un plato con muelle bloquea el flujo de aire comprimido des- de 1 hacia la utilización 2, que está unida a la conexión de descarga 3. Activada. Primero se bloque la conexión de descarga 3. A continuación se abre el paso desde la conexión 1 hacia la conexión 2. -SJ1 -MM1 1 3 2 -AZ1 Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 1: Prensa de quesos © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 9 5. Confección de la lista de componentes – Confeccione una lista de componentes. Incluya en la tabla de abajo la cantidad, la identificación y la denominación de los componentes necesarios. Cantidad Identificación Denominación 1 Bloque distribuidor 1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido 6. Montaje del sistema de mando Cuando efectúe el montaje del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Utilice el esquema del circuito. • Designe los componentes. • Tienda los tubos flexibles de aire comprimido con las longitudes lo más cortas posibles. • Introduzca los tubos flexibles de aire comprimido hasta el tope en el racor rápido. • Marque en el esquema del circuito los tubos flexibles del aire comprimido. 7. Comprobación la configuración del sistema de control En la puesta en funcionamiento del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Compruebe todas las uniones de los racores de empalme. • Para la primera prueba, reduzca la presión en la unidad de filtro y regulador a 350 kPa (3,5 bar). • Conecte la alimentación de aire comprimido en la unidad de mantenimiento combinada. • Compruebe el funcionamiento del sistema de mando. • Aumente la presión hasta el valor prefijado en el ejercicio. • Permita que el sistema de mando efectúe varias veces un ciclo completo. 1 1 Válvula de 3/2 vías, normalmente cerrada Cilindro de simple efecto Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 -SJ1 -MM1 -AZ1 -XM1 Ejercicio 1: Prensa de quesos 10 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. ¡Peligro de accidente al soltarse los tubos flexibles de aire comprimido! Si se suelta de repente un tubo flexible, desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. 8. Descripción de las secuencias del sistema de mando – Describa detalladamente cada uno de los pasos de la secuencia del mando. Posición inicial ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 1-2 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 2-3 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 La válvula se encuentra cerrada y no tenemos aire en el cilindro. Al oprimir el pulsador, el cilindro se llena de aire comprimido y genera la fuerza necesaria. y aplasta la masa. Se mantendrá fuera mientras se Al liberar el pulsador se deja de proporcionar aire comprimido al cilin- mantenga oprimido el pulsador. dro, se bloquea la alimentación de aire y ya no hay fuerza de presión. El muelle se encarga de hacer salir, por el escape, el aire que se man- tuvo en el cilindro para evitar la formación de burbujas de aire. © Festo Didactic 542503 11 Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante: • Conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías, normalmente abierta. • Podrá reconocer y esquematizar los tipos de accionamiento de válvulas de vías. • Será capaz de explicar y construir un accionamiento directo. Descripción de la tarea a resolver Una antigua máquina se ha equipado con un freno. El freno debe reducir el tiempo que permanece el eje motriz, tras su desacoplamiento, girando hasta su parada definitiva. La fuerza de frenado se consigue mediante el muelle recuperador del cilindro. El freno se actúa mediante un pulsador manual dispuesto en el panel de mandos de la máquina. Plano de situación Frenado de la inercia Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz 12 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 Descripción del proceso 1. Presionando el pulsador, avanza el vástago del cilindro empujado del muelle recuperador. 2. El pulsador se mantendrá accionado el tiempo necesario para detener el eje motriz. 3. Si se suelta el pulsador, el vástago retrocede y suelta el freno. Limitaciones • Utilice un cilindro de simple efecto. • Configure el sistema de mando neumático del cilindro, utilizando una válvula de accionamiento manual. Tareas a resolver 1. Responda las preguntas sobre la válvula de 3/2 vías, normalmente abierta. 2. Complete el esquema del circuito neumático del sistema de mando del freno de la inercia del motor. 3. Modifique la lista de componentes. 4. Realice el montaje del sistema de mando. 5. Compruebe la construcción del sistema de mando. 6. Describa el funcionamiento del sistema de mando. Medios auxiliares • Tablas de datos • Manual de estudio Fundamentos de neumática y electroneumática • Fichas técnicas de los componentes • Software de construcción y simulación FluidSIM® P • Curso online sobre neumática Instrucciones de seguridad • Para realizar este ejercicio,limite la presión en la unidad de filtro y regulador (unidad de mantenimiento combinada) a 350 kPa máx. (3,5 bar). • Si se suelta de repente un tubo flexible: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 OK Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 13 1. Funcionamiento de una válvula de 3/2 vías a) Complete el símbolo de la válvula de 3/2 vías. Deberá contar con las siguientes funciones: Accionamiento manual, reposición por muelle y abierta en posición normal. Válvula de 3/2 vías normalmente abierta, de accionamiento manual y con reposición por muelle – símbolo y dibujo en sección b) Describa el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías, normalmente abierta. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Oprimiendo el pulsador se activa la válvula y se impide el paso del aire comprimido. Al soltar el pulsador, la válvula conmuta a su posición normal por efecto de un muelle de recuperación, lo que permite nue- Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 vamente el paso del aire comprimido. Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz 14 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 2. Completar el esquema del circuito neumático – Complete el esquema del circuito neumático para el freno de la inercia del motor. Complete los símbolos incompletos. Identifique cada componente e incluya las designaciones de las tomas que falten. Nota Tenga en cuenta que los sistemas de mando pueden representarse en su posición de salida. 1 3 2 -SJ1 -MM1 -AZ1 Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 -XM1 Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 15 3. Modificación de la lista de componentes – Modifique la siguiente lista de componentes de tal manera que se pueda efectuar el montaje de este sistema de control. Cantidad Identificación Denominación 1 -MM1 Cilindro de simple efecto 1 -SJ1 Válvula de 3/2 vías con pulsador, normalmente cerrada 1 -XM1 Bloque distribuidor 1 -AZ1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido Lista de componentes, modelo Cantidad Identificación Denominación 1 -MM1 Cilindro de simple efecto 1 -XM1 Bloque distribuidor 1 -AZ1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido Lista modificada de componentes 4. Montaje del sistema de mando Cuando efectúe el montaje del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Utilice el esquema del circuito. • Designe los componentes. • Tienda los tubos flexibles de aire comprimido con las longitudes lo más cortas posibles. • Introduzca los tubos flexibles de aire comprimido hasta el tope en el racor rápido. • Marque en el esquema del circuito los tubos flexibles del aire comprimido. 5. Comprobación la configuración del sistema de control En la puesta en funcionamiento del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Compruebe todas las uniones de los racores de empalme. • Para la primera prueba, reduzca la presión en la unidad de filtro y regulador a 350 kPa (3,5 bar). 1 -SJ1 Válvula de 3/2 vías normalmente abierta, de ac- cionamiento manual y con reposición por muelle. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 2: Frenado de la inercia de un eje motriz 16 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 • Conecte la alimentación de aire comprimido en la unidad de mantenimiento combinada. • Compruebe el funcionamiento del sistema de mando. • Aumente la presión hasta el valor prefijado en el ejercicio. • Permita que el sistema de mando efectúe varias veces un ciclo completo. ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. ¡Peligro de accidente al soltarse los tubos flexibles de aire comprimido! Si se suelta de repente un tubo flexible, desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. 6. Descripción de las secuencias del sistema de mando – Describa detalladamente cada uno de los pasos de la secuencia del mando. Posición inicial ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 1-2 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 2-3 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ La válvula está abierta permitiendo el paso del aire comprimido, lo que ocasiona que el cilindro se mantenga salido. Al activar la válvula, ésta se cierra impidiendo el paso del aire y el mue- lle permite al cilindro regresar. El aire contenido en el cilindro sale por el escape. Esto se mantiene mientras el pulsador siga presionado. Al soltar el pulsador, la válvula vuelve a dejar pasar el aire y el cilindro vuelve a salir por la fuerza de presión. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 © Festo Didactic 542503 17 Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante: • Podrá reconocer y esquematizar los tipos de accionamiento de válvulas de vías. • Será capaz de explicar y construir un accionamiento directo. • Podrá analizar y evaluar los sistemas de mando. Descripción de la tarea a resolver En una sierra se cortan tablas con una cierta longitud. Las tablas se alimentan manualmente a la máquina. La operación de corte se controla desde un panel de mando. Para ello, las tablas se fijan a la mesa de la sierra neumáticamente. Para efectuar el ejercicio, el sistema de mando se realiza solamente con un cilindro. Plano de situación Sierra Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra 18 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 Descripción del proceso 1. Se coloca manualmente una tabla sobre la mesa de la sierra. 2. Accionando un interruptor, el vástago del cilindro se extiende y sujeta la tabla. 3. El vástago mantiene su posición aunque se suelte el interruptor. 4. Cambiando la posición del interruptor, el vástago retrocede a su posición trasera de final de carrera, manteniendo esta posición hasta que se vuelva a accionar el interruptor. Limitaciones • Utilice un sistema de mando recurriendo a los componentes empleados en losejercicios anteriores. Efectúe los cambios necesarios para resolver la tarea de este ejercicio. • Para realizar este sistema de mando, emplee, a modo de ejemplo, un solo cilindro de simple efecto. Tareas a resolver 1. Infórmese sobre los tipos de accionamiento para las válvulas de vías. 2. Complete el esquema de circuito neumático para el dispositivo de sujeción. 3. Modifique la lista de componentes. 4. Realice el montaje del sistema de mando. 5. Compruebe la construcción del sistema de mando. 6. Describa el funcionamiento del sistema de mando. Medios auxiliares • Tablas de datos • Manual de estudio Fundamentos de neumática y electroneumática • Fichas técnicas de los componentes • Software de construcción y simulación FluidSIM® P • Curso online sobre neumática Instrucciones de seguridad • Para realizar este ejercicio, limite la presión en la unidad de filtro y regulador (unidad de mantenimiento combinada) a 350 kPa máx. (3,5 bar). • Si se suelta de repente un tubo flexible: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 OK Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 19 1. Tipos de accionamiento de válvulas distribuidoras Información El tipo de accionamiento depende de las exigencias que plantea la aplicación. Tipos de accionamiento: • Accionamiento manual • Accionamiento mecánico • Accionamiento neumático • Combinación del resto de tipos de accionamiento En la representación completa de una válvula distribuidora en un esquema de circuito neumático se incluye: • El tipo básico de accionamiento • La reposición de la válvula • El servopilotaje (si procede) • Accionamiento adicionales (si procede) Los símbolos correspondientes al tipo de accionamiento se incluyen junto a la posición de conmutación según el sentido de su efecto. Función Símbolo Accionamiento manual Presionando Girando Haciendo palanca Accionamiento mecánico Mediante levas Mediante leva con rodillo Mediante palanca con rodillo Accionamiento neumático Mediante aire comprimido Reposición mediante muelle neumático Componentes mecánicos Reposición mediante muelle Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra 20 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 2. Completar el esquema del circuito neumático a) Complete los esquemas siguientes, incluyendo el tipo de accionamiento necesario para la válvula distribuidora. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 21 b) Seleccione el sistema de mando correcto. Explique su elección. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 3. Modificación de la lista de componentes – Modifique la lista de componentes. Incluya en la tabla de abajo la cantidad, la identificación y la denominación de los componentes necesarios. Cantidad Identificación Denominación 1 -MM1 Cilindro de simple efecto 1 -XM1 Bloque distribuidor 1 -AZ1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido Lista modificada de componentes 4. Montaje del sistema de mando Cuando efectúe el montaje del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Utilice el esquema del circuito. • Designe los componentes. • Tienda los tubos flexibles de aire comprimido con las longitudes lo más cortas posibles. • Introduzca los tubos flexibles de aire comprimido hasta el tope en el racor rápido. • Marque en el esquema del circuito los tubos flexibles del aire comprimido. 1 -SJ1 Válvula de 3/2 vías con interruptor selector,cerrada en posición normal El mando correcto es el b), ya que si bien ambos funcionan para man- tener el cilindro en cierta posición }, es necesario que inicialmente el cilindro se encuentre dentro y esperemos a que llegue la tabla de ma- dera y accionar el enclavamiento para que salga y sujete la tabla. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 a) Ejercicio 3: Fijación de tablas en una sierra 22 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 5. Comprobación la configuración del sistema de mando En la puesta en funcionamiento del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Compruebe todas las uniones de los racores de empalme. • Para la primera prueba, reduzca la presión en la unidad de filtro y regulador a 350 kPa (3,5 bar). • Conecte la alimentación de aire comprimido en la unidad de mantenimiento combinada. • Compruebe el funcionamiento del sistema de mando. • Aumente la presión hasta el valor prefijado en el ejercicio. • Permita que el sistema de mando efectúe varias veces un ciclo completo. ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. ¡Peligro de accidente al soltarse los tubos flexibles de aire comprimido! Si se suelta de repente un tubo flexible, desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. 6. Descripción de las secuencias del sistema de mando – Describa detalladamente cada uno de los pasos de la secuencia del mando. Posición inicial ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 1-2 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 2-3 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ La válvula se encuentra desactivada impidiendo el paso del aire. El ci- lindro se encuentra dentro. Al activar la válvula, se permite el paso del aire. La válvula se mantiene activada debido al enclavamineto. El cilindro sale por la fuerza de presión. Al desactivar el enclavamiento, se impide de nueva cuenta el paso del aire y el cilindro vuelve a entrar (su posición inicial). Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 © Festo Didactic 542503 23 Ejercicio 4: Carga de paquetes Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante: • Conocerá la construcción y funcionamiento de un cilindro de doble efecto. • Podrá calcular la fuerza de émbolo de un cilindro de doble efecto tanto para la carrera de avance como para la de retroceso. • Conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 5/2 vías. Descripción de la tarea a resolver En una estación de carga, los paquetes se clasifican uno a uno y manualmente en contenedores de transporte. Una vez que los contenedores están llenos, se retiran y se colocan contenedores vacíos. Durante el cambio de contenedores, se deberá detener el flujo de materiales, aunque la cinta de rodillos continúe funcionando. Los paquetes se retienen mediante un sistema mecánico de bloqueo (corredera). Este bloqueo debe controlarse desde el puesto de carga. Plano de situación Estación de carga Ejercicio 4: Carga de paquetes 24 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 Descripción del proceso 1. Accionando el selector, el vástago del cilindro avanza interponiéndose la corredera al flujo de las cajas 2.El vástago mantiene su posición aunque se suelte el selector, por lo que el flujo de las cajas permanece interrumpido. 3. Al restablecerse la posición del selector, el vástago retrocede a su posición trasera de final de carrera, restableciéndose el flujo de las cajas. El vástago se mantiene retraído hasta que se vuelva a accionar el selector. Limitaciones • Considerando que se aplica fuerza tanto durante el avance como durante el retroceso, deberá utilizarse un cilindro de doble efecto. Tareas a resolver 1. Describa la construcción y el funcionamiento de un cilindro de doble efecto. 2. Calcule la fuerza de émbolo de un cilindro de doble efecto tanto para la carrera de avance como para la de retroceso. 3. Describa el funcionamiento de la válvula de 5/2 vías. 4. Complete el esquema del circuito neumático de la estación de carga. 5. Complete la lista de componentes. 6. Realice el montaje del sistema de mando. 7. Compruebe la construcción del sistema de mando. 8. Describa el funcionamiento del sistema de mando. Medios auxiliares • Tablas de datos • Manual de estudio Fundamentos de neumática y electroneumática • Fichas técnicas de los componentes • Software de construcción y simulación FluidSIM® P • Curso online sobre neumática Instrucciones de seguridad • Para realizar este ejercicio, limite la presión en la unidad de filtro y regulador (unidad de mantenimiento combinada) a 350 kPa máx. (3,5 bar). • Si se suelta de repente un tubo flexible: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 OK Ejercicio 4: Carga de paquetes © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 25 1. Construcción y funcionamiento de un cilindro de doble efecto Cilindro de doble efecto: símbolo y dibujo en sección a) Atribuya los números que constan en la representación esquemática a los componentes del cilindro de doble efecto. Componente Denominación Camisa del cilindro Culata trasera Culata delantera Vástago Émbolo Anillo magnético Junta del émbolo Conexión de aire, cámara del lado del émbolo Conexión de aire, cámara del lado del vástago Junta Junta y retén rascador exterior Casquillo guía Émbolo amortiguador Amortiguación regulable en las posiciones finales Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 9 2 6 10 11 y 15 1 7 4 13 14 8 5 12 3 Ejercicio 4: Carga de paquetes 26 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 b) Compare el símbolo con la representación esquemática del cilindro de doble efecto. Compruebe si concuerdan ambas representaciones. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ c) Escriba en qué puntos coinciden los cilindros de simple efecto con los de doble efecto y en que se diferencian. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ d) Describa el funcionamiento de un cilindro de doble efecto. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carrera de avance ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carrera de retroceso ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Al necesitar aire para ambas carreras esto representa una mayor deman- da de aire comprimido. Por otro lado, este tipo de cilindro no cuenta con muelle recuperador. Además, este cilindro cuenta con amortiguación en las dos posiciones finales evita que el cilindro se dañe con los choques. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Efectivamente, si concuerdan. Prácticamente todos los componentes que incluye el cilindro de simple efecto, a excepción del muelle recuperador y el orificio de escape, lo que es muy lógico pues las funciones que realizan esos elementos son pro- porcionadas por otros elementos del cilindro de doble efecto. Dos dife- rencias significativas son la doble alimentación y el amortiguamiento en los extremos. en el lado del vástago sale por el orificio de escape. Ésta se da cuando se alimenta el cilindro por el lado del émbolo, de tal forma que el cilindro sale de la camisa. El aire que se pudiera encontrar Cuando se deja de alimentar el lado del émbolo, el aire en esa cámara sale por el otro orificio de escape, mientras que el cilindro es alimentado por el lado del vástago, lo cual hace que el cilindro regresa a su camisa. Ejercicio 4: Carga de paquetes © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 27 e) ¿Qué requisitos debe cumplir una válvula distribuidora para poder actuar un cilindro de doble efecto? ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ f) Explique por qué debe disponerse de un interruptor selector para el accionamiento de la válvula distribuidora. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 2. Cálculo de la fuerza de émbolo de un cilindro de doble efecto tanto para la carrera de avance como para la de retroceso. Información La fuerza teórica del émbolo se calcula utilizando la siguiente fórmula: Fth = A ⋅ p Para los cilindros de doble efecto se considera: Avance Feff =(A ⋅ p) – FR Retroceso Feff = (A' ⋅ p) – FR Feff fuerza efectiva del émbolo (N) A superficie útil del émbolo (m2) A' Superficie útil lado vástago (m2) 2 ( ) 4 D ⋅ π 2 2( ) 4 D d− ⋅π p Presión de trabajo (Pa) FR Fuerza de rozamiento (aprox. 10 % de Fth) (N) D Diámetro del émbolo (m) d Diámetro del vástago (m) Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Debe ser una válvula 5/2 vías, ya que al contar con dos alimentaciones de aire comprimido permita que el cilindro pueda actuar en una u otra direcciones. Al tener enclavamiento evitar alimentar ambas terminales de alimenta- ción, lo cual provoca que el cilindro no salga o entre completamente y pueda dañarse. Debe ser un selector, ya que un pulsador no puede mantenerse en actuado mientras se sustituyen los contenedores Ejercicio 4: Carga de paquetes 28 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 – Calcule la fuerza real del émbolo para el avance y el retroceso, suponiendo una presión de trabajo de 600 kPa (6 bar). Cálculo de la superficie del émbolo Cálculo de la superficie del lado del vástago Cálculo de la fuerza del émbolo, avance Cálculo de la fuerza del émbolo, retroceso Nota Consulte los datos necesarios en la hoja de datos del cilindro.Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 4: Carga de paquetes © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 29 3. Funcionamiento de una válvula de 5/2 vías a) Complete el símbolo de una válvula de 5/2 de accionamiento manual con enclavamiento y reposición por muelle. Denomine las conexiones. Válvula de 5/2 vías de accionamiento manual con enclavamiento y reposición por muelle – símbolo y dibujo en sección b) Describa el funcionamiento de una válvula de 5/2 vías, suponiendo que la conexión 2 de la válvula está conectada al lado del vástago y la conexión 4 al lado del émbolo de un cilindro de doble efecto. Funcionamiento de una válvula de 5/2 vías, actuada ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Funcionamiento de una válvula de 5/2 vías, actuada ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Accionamiento con un interruptor ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 1 35 24 I Si la válvula de 5/2 vías no está actuada, el muelle recuperador de la válvula mantiene al émbolo de maniobra en su posición inicial. Hay flu- jo de aire de 1 a 2. Si la válvula de 5/2 vías está actuada, se invierte el movimiento del ém- no bolo de maniobra empujándolo contra el muelle recuperador de la vál- vula. El flujo es de 1 hacia 4. Si el accionamiento de la válvula se realiza con un interruptor, las dos posiciones de la válvula se mantendrán hasta que se vuelva a conmu- tar el interruptor. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 4: Carga de paquetes 30 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 4. Completar el esquema del circuito neumático – Complete el esquema del circuito neumático de la estación de carga. Identifique cada componente e incluya las designaciones de las tomas que falten. -MM1 -SJ1 4 2 5 31 Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 4: Carga de paquetes © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 31 5. Completar la lista de componentes – Complete la lista de componentes. Incluya en la tabla de abajo la cantidad, la identificación y la denominación de los componentes necesarios. Cantidad Identificación Denominación 1 -XM1 Bloque distribuidor 1 -AZ1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido 6. Montaje del sistema de mando Cuando efectúe el montaje del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Utilice el esquema del circuito. • Designe los componentes. • Tienda los tubos flexibles de aire comprimido con las longitudes lo más cortas posibles. • Introduzca los tubos flexibles de aire comprimido hasta el tope en el racor rápido. • Marque en el esquema del circuito los tubos flexibles del aire comprimido. 7. Comprobación la configuración del sistema de control En la puesta en funcionamiento del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Compruebe todas las uniones de los racores de empalme. • Para la primera prueba, reduzca la presión en la unidad de filtro y regulador a 350 kPa (3,5 bar). • Conecte la alimentación de aire comprimido en la unidad de mantenimiento combinada. • Compruebe el funcionamiento del sistema de mando. • Aumente la presión hasta el valor prefijado en el ejercicio. • Permita que el sistema de mando efectúe varias veces un ciclo completo. 1 1 -SJ1 -MM1 Válvula de 5/2 de accionamiento manual con en- clavamiento y reposición por muelle Cilindro de doble efecto Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 4: Carga de paquetes 32 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. ¡Peligro de accidente al soltarse los tubos flexibles de aire comprimido! Si se suelta de repente un tubo flexible, desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. 8. Descripción de las secuencias del sistema de mando – Describa detalladamente cada uno de los pasos de la secuencia del mando. Posición inicial ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 1-2 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 2-3 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 En la posición inicial, la válvula permite el paso del aire de 1 a 2, ali- mentando el lado del vástago y manteniendo el cilindro dentro de su camisa. Al activar el enclavamiento, la terminal 2 se conecta con 3 para dejar salir el aire que se encuentra del lado del vástago. Luego, la válvula permite el paso del aire de 1 a 4, alimentando el émbolo para permitir sa salida del cilindro. Al liberar el enclavamiento, la válvula regresa a su posición inicial, lo que nuevamente conecta 4 con 5 permitiendo que el aire que se encontraba en la cámara se escape por la terminal 5, para evitar la formación de bur- bujas de aire. Asimismo, de nueva cuenta existe circulación de aire por 1 a 2, lo cual lleva al cilindro de nuevo adentro de la camisa. © Festo Didactic 542503 33 Ejercicio 5: Detención de botellas de leche Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante: • Podrá explicar los sistemas de accionamiento indirecto y construirlos. • Conocerá el funcionamiento de una válvula de 5/2 vías de accionamiento neumático. • Conocerá la diferencia entre un elemento señalizador y un elemento de mando. Descripción de la tarea a resolver En una embotelladora se llenan botellas de leche. Las botellas avanzan sobre una cinta de transporte y se posicionan debajo de la máquina de llenado. Esta operación se ejecuta con la ayuda de un cilindro neumático. La tarea consiste en comprobar la precisión del posicionamiento de un sistema de detención de las botellas. La operación de detención se activa desde el panel de mando de la instalación. Plano de situación Sistema de llenado de botellas de leche Ejercicio 5: Detención de botellas de leche 34 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 Descripción del proceso 1. Accionando el selector, el vástago del cilindro se extiende e interpone la corredera en el flujo del material, deteniendo las botellas de leche. 2. Al restablecerse la posición del selector, el vástago retrocede a su posición trasera de final de carrera, restableciéndose el flujo delas cajas. 3. El vástago se mantiene retraído hasta que se vuelva a accionar el selector. Limitaciones • El operario detiene el flujo del material desde el panel de mando central. • Como en el panel de mando se dispone de aire comprimido, se debe emplear una solución neumática. • La válvula de mando del cilindro deberá actuarse neumáticamente. Tareas a resolver 1. Complete el esquema del circuito neumático del sistema de bloqueo del transporte de piezas. 2. Complete la lista de componentes. 3. Realice el montaje del sistema de mando. 4. Compruebe la construcción del sistema de mando. 5. Describa el funcionamiento del sistema de mando. Tarea adicional • Explique el concepto “control indirecto”. Medios auxiliares • Tablas de datos • Manual de estudio Fundamentos de neumática y electroneumática • Fichas técnicas de los componentes • Software de construcción y simulación FluidSIM® P • Curso online sobre neumática Instrucciones de seguridad • Para realizar este ejercicio, limite la presión en la unidad de filtro y regulador (unidad de mantenimiento combinada) a 350 kPa máx. (3,5 bar). • Si se suelta de repente un tubo flexible: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 OK Ejercicio 5: Detención de botellas de leche © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 35 1. Completar el esquema del circuito neumático – Complete el esquema del circuito neumático del sistema de detención. Complete los símbolos incompletos. Identifique cada componente e incluya las designaciones de las tomas que falten. 2. Completar la lista de componentes – Complete la lista de componentes. Incluya en la tabla de abajo la cantidad, la identificación y la denominación de los componentes necesarios. Cantidad Identificación Denominación 1 -MM1 Cilindro de doble efecto 1 -QM1 Válvula de 5/2 vías de accionamiento neumático, con muelle recuperador 1 -XM1 Bloque distribuidor 1 -AZ1 Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador 1 — Fuente de aire comprimido 1 -SJ1 Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 1 3 2-SJ1 Válvula de 3/2 vías, normalmente cerrada I Ejercicio 5: Detención de botellas de leche 36 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 3. Montaje del sistema de mando Cuando efectúe el montaje del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Utilice el esquema del circuito. • Designe los componentes. • Tienda los tubos flexibles de aire comprimido con las longitudes lo más cortas posibles. • Introduzca los tubos flexibles de aire comprimido hasta el tope en el racor rápido. • Marque en el esquema del circuito los tubos flexibles del aire comprimido. 4. Comprobación la configuración del sistema de control En la puesta en funcionamiento del sistema de mando, observe los siguientes puntos: • Compruebe todas las uniones de los racores de empalme. • Para la primera prueba, reduzca la presión en la unidad de filtro y regulador a 350 kPa (3,5 bar). • Conecte la alimentación de aire comprimido en la unidad de mantenimiento combinada. • Compruebe el funcionamiento del sistema de mando. • Aumente la presión hasta el valor prefijado en el ejercicio. • Permita que el sistema de mando efectúe varias veces un ciclo completo. ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. ¡Peligro de accidente al soltarse los tubos flexibles de aire comprimido! Si se suelta de repente un tubo flexible, desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Ejercicio 5: Detención de botellas de leche © Festo Didactic 542503 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 37 5. Descripción de las secuencias del sistema de mando – Describa detalladamente cada uno de los pasos de la secuencia del mando. Posición inicial ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 1-2 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Paso 2-3 ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 El enclavamiento de la válvula 3/2 se encuentra desactivado, lo que impide el paso de aire de 1 a 2 y, por lo tanto no existe una señal neumática que active la válvula 5/2 vías (-QM1), de modo que el cilin- dro se matenga dentro de la camisa. Al activar el enclavamiento de la válvula 3/2 (-SJ1), se permite el paso de aire comprimido de 1 a 2. Esta señal neumática se introduce a -QM1 por el pilotaje 14, haciendo que cambie a su segunda posición y se ac- tive la salida del cilindro. El aire del lado del vástago sale por el esca- pe 3. Al desactivar el enclavamiento de -SJ1, de nueva cuenta se impide el paso del aire 1 a 2, lo cual interrumpe la señal neumática que activa a -QM1, haciendo que regrese a su primera posición. De esta forma, el aire de la cámara del cilindro sale por el escape 5 y el cilindro vuelve a entrar a su camisa. Ejercicio 5: Detención de botellas de leche 38 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 542503 6. Ejercicio adicional: “Accionamiento indirecto” – Explique el concepto “control indirecto”. ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Carlos E. Jiménez C. 06/10/2020 Se da cuando se emplea un elemento auxiliar para poder trabajar con grandes presiones, que por lo general es una válvula más pequeña. Es decir, el elemento auxiliar lo emplearemos como un dispositivo de con- trol (en Neumática, elemento de señalización) mientras que la válvula de mayor presión hará las veces de un dispositivo de potencia (en Neu- mática, elemento de mando).
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