Diseño de sistemas electroneumáticos

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INFORME 2
Aplicación de Sistemas Electroneumáticos (Dispositivo de Ensamble Sencillo)
Jesús Orlando Solarte Caiza
Facultad de ingeniería electromecánica, Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central
Seminario automatización industrial
Ms. Cristie Palomo
Junio 27, 2021
Jesús Orlando Solarte Caiza, facultad de ingeniería electromecánica, Escuela Tecnológica
Instituto Técnico Central
La correspondencia relacionada con esta investigación debe ser dirigida a nombre de Jesús
Orlando Solarte Caiza, Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central, calle 13 #16 – 74
Bogotá– Colombia
Contacto: jorlandosc@itc.edu.co

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INFORME 2
Resumen
Las aplicaciones que se permiten realizar con aire comprimido para generar movimientos son
consideradas como unas de las más importantes a la hora de automatizar procesos, lo cual
requiere que se conozca a profundidad de sistemas neumáticos y eléctricos, de tal forma que se
minimicen al máximo malas prácticas que ponen en riesgo recursos económicos y humanos, para
ello es preciso comprender el funcionamiento y comportamiento de los elementos de un circuito
electroneumático como electroválvulas, cilindros, pilotajes, accionamientos, entre otros. Lo cual
permite tomar decisiones y diseñar aplicaciones de forma óptima y segura. Se realiza diseño de
una secuencia con cilindros neumáticos para un dispositivo de ensamble sencillo, utilizando
como herramienta principal el software FluidSIM donde se puede simular el proceso y se facilita
la comprensión del comportamiento de los elementos neumáticos y eléctricos, de igual forma se
logra reforzar conocimientos teóricos adquiridos.

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INFORME 2
Contenido
1. Objetivos......................................................................................................................... 4
1.1 Objetivo general............................................................................................................ 4
1.2 Objetivos específicos .................................................................................................... 4
2. Elementos utilizados....................................................................................................... 5
3. Procedimiento ................................................................................................................. 7
3.1 Análisis de los requerimientos solicitados.................................................................... 7
3.1.1 Análisis de las secuencias de los actuadores.............................................................. 8
4. Resultados y análisis de resultados............................................................................... 10
Conclusiones..................................................................................................................... 16

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INFORME 2
1. Objetivos
1.1 Objetivo general
• Realizar el montaje de un circuito electroneumático para aplicación de una máquina de
ensamble sencillo
1.2 Objetivos específicos
• Estudiar teóricamente el comportamiento de los elementos que conforman un circuito
electroneumático
• Analizar las condiciones propuestas para la aplicación
• Establecer la secuencia de accionamiento para los actuadores
• Realizar la simulación del circuito en el software FluidSIM

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INFORME 2
2. Elementos utilizados
Para llevar a cabo el montaje del circuito neumático en el software FluidSIM se utilizan
los elementos mostrados en la tabla 1
Tabla 1
Elementos utilizados para realizar el montaje electroneumático
Símbolo Descripción
Cilindro de doble efecto, con
amortiguación ajustable en ambos
extremos.
Válvula estranguladora unidireccional.
Válvula antirretorno de regulación
regulable en un sentido
Electroválvula 5/2 pilotada, doble
bobina
Electroválvula 3/2 una bobina, retorno
por muelle
Válvula de retención pilotada
Compresor

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INFORME 2
Unidad de mantenimiento, filtro,
regulador, lubricador. Gráfico
simplificado.
Relé
Pulsador normalmente abierto NA
Pulsador normalmente cerrado NC
Relé contador
Sensor magnético
Contactos de relé NA y NC
Luz de aviso, LED

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INFORME 2
3. Procedimiento
3.1 Análisis de los requerimientos solicitados
De acuerdo a la figura 1, correspondiente a un dispositivo de ensamble sencillo que está
compuesto por tres actuadores. De acuerdo a la situación presentada en la figura 1, se solicita lo
siguiente:
• Analizar la secuencia que realiza la máquina
• Realizar el diseño electroneumático, utilizando el método de eliminación por paso a paso
Es necesario considerar que el diseño debe presentar:
➢ Un arranque continuo, por tanto se requiere un pulsador Stop y por seguridad un paro de
Emergencia.
➢ Realizar un contador para controlar el ensamble de piezas disponibles en el magazine
➢ Si se oprime el Stop y no se ha terminado el ensamble completo de todo el magazine,
cuando se oprima nuevamente el arranque debe seguir con el conteo hasta terminarlo
➢ Se activará una baliza que refleje la condición de la máquina VERDE: En ejecución,
AMARILLO: Detenida en posición inicial, ROJO: Paro de emergencia
Figura 1
Croquis del dispositivo presentado

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INFORME 2
3.1.1 Análisis de las secuencias de los actuadores
En la figura 1, se puede observar el diagrama de fase desplazamiento de los cilindros
correspondientes al proceso de corte de ensamble, de donde se extrae la información para
establecer el orden en que los actuadores se despliegan o se retraen. En el diagrama se observa
que el cilindro 1A se extiende, en seguida el cilindro 2A se extiende y posteriormente el cilindro
3A. A continuación el cilindro 1A se retrae junto con el cilindro 3A , estas dos acciones ocurren
bajo la condición de simultaneidad, luego el cilindro 2A se retrae, finalizando el proceso y
creando la condición para volver a comenzar el ciclo.
De esta forma se puede establecer que la secuencia de los actuadores es la siguiente:
La anterior nomenclatura, según la norma ISO 1219-2: 1995-12 para la identificación de
los componentes
Según la secuencia obtenida, no es posible realizar el montaje de forma simple, puesto
que es evidente que existe un cruce de señal, es decir, la secuencia de entrada y salida no tienen
una correspondencia en el orden que estos se extienden y retraen. Es de esta forma que se debe
optar por estrategias que den solución a dicho inconveniente. Un método sencillo a implementar
en electroneumática es el método de eliminación por paso a paso, que busca eliminar el cruce de
señal. Este método se puede efectuar siguiendo los siguientes pasos:
➢ N° de Relés = N° de movimientos.
➢ Solo un paso puede estar energizado en un mismo tiempo
➢ Activa = paso actual,
➢ Prepara = paso siguiente
➢ Desactiva = paso anterior
Aplicando los anteriores pasos a la secuencia requerida para el proceso se obtiene como se
muestra en la figura 2
Figura 2
1A+ 2A+ 3A+ 1A- 2A-
3A-

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INFORME 2
Análisis de secuencia por medio del método de eliminación por paso a paso
En el anterior análisis de la figura 2, se determinan 5 pasos en donde corresponden a los
movimientos que realiza cada actuador, de donde se puede determinar que para los movimientos
son necesarios 5 relés; también se establecen las señales de los sensores de cada cilindro que dan
lugar al siguiente movimiento.
1A+ 2A+ 3A+ 1A- 2A-
3A-
P1 P2 P3 P4 P5
-BG3
-SF1
-BG2-BG4
-BG6 -BG5
-BG1
-BG3

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INFORME 2
4. Resultados y análisis de resultados
Se utiliza el software FluidSIM de FESTO, para poder realizar la simulación del circuito
electroneumático, en donde se cuenta con todos los componentes requeridos, con lo cual se
procede a realizar el montaje como se evidencia en las figuras 3, 4 y 5. La identificación de los
elementos neumático es según la norma ISO 1219-2:2012-09, para la identificación de los
componentes eléctricos se utiliza la norma EN 81346-2009-10.
Figura 3
Montaje del circuito electroneumático en FluidSIM
Se comienza por la alimentación de los componentes por medio de un compresor, donde
se alimenta las electroválvulas 1.1, 2.1, 3.1 y 4.1, como se muestra en la figura 3, por medio de
dichas electroválvulas se controla el accionamiento de los cilindros 1.6, 2.6 y 3.6. Del mismo
modo para la parte de control los sensores reciben una alimentación de 24 V, estos sensores son
los encargados de detectar la posición del vástago para y habilitar los movimientos por medio de
contactos de relés. Para la aplicación del dispositivo de ensamble sencillo, se eligen sensores
magnéticos como se observa en la figura 3. Estos sensores permiten ser colocados en la camisa
del pistón en donde se puede detectar los movimientos, por medio de un campo magnético, se
determina que es una buena opción para dicha aplicación puesto que el espacio es limitado entre
el cilindro y la pieza, lo cual con otro tipo de sensor traería inconvenientes o errores de detección

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INFORME 2
En seguida se procede a realizar la lógica cableada por medio de contactos, relés,
pulsadores, etc., que también tienen una alimentación de 24 V, como se muestra en la figura 4, y
la parte de potencia por medio de solenoides y contactos, además se integra un contador y los
indicadores de la condición de la máquina como se observa em la figura 5.
En la figura 4 se procede inicialmente a realizar el montaje de arranque de la máquina
para el ciclo continuo, se tiene un pulsador -SF1, que da inicio al ciclo, en seguida se tiene un
pulsador -SF2 correspondiente al STOP, también se tiene un contacto NC -KF14, el cual abre el
circuito cuando se hayan ensamblado las piezas disponibles, es decir, este contacto está ligado a
un contador -KF14, finalmente en esta línea, se tiene el relé -KF17, el cual realiza el
enclavamiento por medio de un contacto NA de este mismo, esto permite retener la señal.
Para el ciclo único se tiene un pulsador -SF3 el cual da inicio, también está en serie un
contacto NC -KF12, el cual al activarse el paro de emergencia se abre impidiendo que el ciclo
arranque antes de ser reseteado, el siguiente contacto NA -KF3, corresponde al relé activado por
el sensor magnético -BG3, después se tiene un contacto NC -KF8, el cual corresponde al
siguiente relé en la secuencia, que por medio de este contacto desactiva la señal anterior, en
paralelo se encuentra un contacto NA -KF17 del relé anterior el cual prepara la señal para el
ciclo activo, por medio del relé -KF7, la señal es retina por un contacto en paralelo, este mismo
relé, es quien activa el solenoide -MB1, como se observa en la figura 5, para todos los pasos el
procedimiento se repite del mismo modo que el anterior descrito, es decir, para los contactores -
KF7, -KF8, -KF9, -KF10 y -KF11, existe una señal que lo prepara, en serie con la señal
proporcionada por el sensor, en paralelo se tiene un contacto del mismo relé, perteneciente a ese
paso, con el cual se retiene esa señal, antes del contactor debe estar un contacto cerrado del
siguiente paso el cual cuando se activa deshabilitando el anterior.
El relé -KF12 recibe la señal del paro de emergencia -SF4, el cual retiene esta señal, para
que la máquina pueda ser activada hasta que se quite el paro de emergencia y se resetee el
proceso con el pulsador -SF5, el cual retiene la señal por medio del contactor -KF13, para que
los actuadores regresen a su posición inicial

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INFORME 2
Figura 4
Montaje del circuito electroneumático en FluidSIM

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INFORME 2
Figura 5
Montaje del circuito electroneumático en FluidSIM

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INFORME 2
Para la parte de potencia como se muestra en la figura 5, como se dijo anteriormente para
cada paso está dispuesto un relé, donde por medio de un contacto NA, accionan los solenoides de
las electroválvulas para realizar los accionamientos, es decir que los solenoides corresponden a
los siguientes movimientos: -MB1→1A+, -MB2→1A-, -MB3→2A+, -MB4→2A-, -MB5→3A-
y -MB6→3A+, del mismo modo existe un solenoide -MB7 para el paro de emergencia, por
medio de esta se gobierna una válvula antirretorno pilotada, la cual impide que el aire salga
cuando la máquina está en emergencia y por ende los cilindros se detienen.
Como parte del sistema de control se tiene también un contador -KF14, que permite
controlar el ensamble de las piezas disponibles, el cual al terminar su conteo detiene el sistema
por medio de un contacto NC en la parte inicial, figura 4, este contador debe resetearse por
medio del pulsador -SF5, para que el ciclo pueda volver arrancar, la señal que permite realizar el
conteo la proporciona el sensor -BG2, que activa -KF2, este contador solo vuelve a contar desde
el inicio únicamente cuando se resetea
Para supervisar el estado de la máquina por medio de baliza, se disponen las lámparas -
PF1, -PF2 y PF3, que emitirán una luz amarilla, verde y roja respectivamente. Las condiciones
para la luz verde se tienen que puede ser cuando la máquina arranque en ciclo continuo o único,
por medio de contactores -KF7 y -KF17, los cuales permiten el enclavamiento con el relé -KF15,
que por medio de un contacto NC de este mismo enciende la luz verde, esta señal la quita el
siguiente relé, enseguida se tienen las condiciones para la luz amarilla, donde las condiciones
están dadas por la activación de los sensores de los cilindros en reposo, los cuales activan los
contactos -KF3, -KF5 y -KF1, los cuales permiten enclavar esta señal por medio del relé -KF16,
para proporcionar señal por medio de un contacto NA de este mismo y enciende la luz amarilla,
esta señal la quita las condiciones de arranque ciclo único o continuo, finalmente se tiene las
condición para la luz roja que corresponde al enclavamiento del relé -KF12, producto de
accionar el paro de emergencia -SF4
Adicionalmente realizando la simulación en el software FluidSIM, se consigue graficar
las secuencias de los cilindros como se observa en la figura 6, donde se observa la designación
de cada cilindro y su grafica de movimientos correspondiente a la secuencia obtenida en el
análisis inicial

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INFORME 2
Figura 6
Gráficas de secuencias de los cilindros

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INFORME 2
Conclusiones
Por medio de estrategias de análisis proporcionados en clase, se logra interpretar los
movimientos adecuados de los cilindros, de acuerdo a las condiciones proporcionadas, de tal
forma que se puede aplicar el método de eliminación del cruce de señal por paso a paso, donde
se establecen los pasos para cada movimiento
El conocimiento previo correspondiente al funcionamiento de los sistemas neumáticos,
como: válvulas, actuadores, pilotajes, accionamientos, etc., facilitó el montaje del circuito en el
software FluidSIM, pues ya se tenía más dominio en el software y el funcionamiento de sus
componentes, permitiendo realizar analogías de funcionamiento
Al realizar la simulación en el software FluidSIM, por medio de las gráficas presentadas
en el diagrama fase desplazamiento se logra observar que el movimiento de los cilindros
corresponde al esperado, es decir a la secuencia analizada.
El orden y el rotulado al realizar el montaje del circuito influye en gran parte para
minimizar errores, al tener buenas prácticas para montar la parte de control y de potencia por
separada evita confusiones, facilita el análisis y además es muy conveniente, para preservar los
componentes y realizar mantenimiento en la vida real