Fundamentos de la técnica de vacío

Manual de trabajo TP 230

Con CD-ROM

V1

1V4 1

V2

3

1Z1

2 1Z2

3

1

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1M1

1

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1A1

24 V

1

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21

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K1

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0V 11

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21

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Festo Didactic 567260 ES

Nº de artículo: Actualización: Autores: Redacción: Gráficos: Layout:

567260 10/2010 Ralph-Christoph Weber Frank Ebel Ralph-Christoph Weber 01/2011, Susanne Durz, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Alemania, 2011 Internet: www.festo-didactic.com E-mail: [email protected] Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, asi como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.

Contenido Utilización debida ________________________________________________________________________ IV Prólogo _________________________________________________________________________________ V Introducción ____________________________________________________________________________ VII Indicaciones de seguridad y de trabajo ______________________________________________________ VIII Equipo didáctico tecnológico para electroneumática (TP 200) _____________________________________X Objetivos didácticos del nivel avanzado (TP 230) _______________________________________________ XI Atribución de ejercicios en función de objetivos didácticos ______________________________________ XII Conjunto ampliado de equipos (TP 230)______________________________________________________ XIII Atribución de componentes en función de los ejercicios _________________________________________ XVI Informaciones didácticas para el instructor __________________________________________________ XVII Estructura metódica de los ejercicios _______________________________________________________ XVII Denominación de los componentes ________________________________________________________ XVII Contenido del CD-ROM: __________________________________________________________________ XVIII

Ejercicios y soluciones Ejercicio 1: Generación de vacío ______________________________________________________________3 Ejercicio 2: Selección de ventosas para diversos tipos de piezas __________________________________ 11 Ejercicio 3: Mantener el vacío al utilizar dos ventosas o más _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Control del vacío _______________________________________________________________ 29 Ejercicio 5: Ahorro de aire comprimido en un sistema de vacío ___________________________________ 37 Ejercicio 6: Soltar una pieza de manera controlada, manteniendo el vacío __________________________ 43

Ejercicios y hojas de trabajo Ejercicio 1: Generación de vacío ______________________________________________________________3 Ejercicio 2: Selección de ventosas para diversos tipos de piezas __________________________________ 11 Ejercicio 3: Mantener el vacío al utilizar dos ventosas o más _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Control del vacío _______________________________________________________________ 29 Ejercicio 5: Ahorro de aire comprimido en un sistema de vacío ___________________________________ 37 Ejercicio 6: Soltar una pieza de manera controlada, manteniendo el vacío __________________________ 43

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III

Contenido

Fundamentos de la técnica de vacío

IV

1 1.1 1.2

Introducción: la técnica de vacío ____________________________________________________ I -3 Conceptos básicos de la técnica de vacío ______________________________________________ I -3 Los niveles del vacío _______________________________________________________________ I -5

2 2.1 2.2 2.3 2.4

Generación de vacío en la técnica de manipulación _____________________________________ I -7 Bombas de vacío__________________________________________________________________ I -7 Principio de funcionamiento de las bombas volumétricas _________________________________ I -7 Indicaciones para la selección de bombas ____________________________________________ I -10 Eyectores _______________________________________________________________________ I -11

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Elementos de vacío en la técnica de manipulación _____________________________________ I -17 Válvulas ________________________________________________________________________ I -17 Vacuómetro _____________________________________________________________________ I -17 Acumulación de vacío _____________________________________________________________ I -18 Ventosas _______________________________________________________________________ I -19 Ventosa de fuelle ________________________________________________________________ I -20 Selección de ventosas ____________________________________________________________ I -21 Válvulas de retención de vacío _____________________________________________________ I -23

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Utilización debida El equipo didáctico de fundamentos de la técnica de vacío deberá utilizarse únicamente cumpliendo las siguientes condiciones: • Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional • Utilización en perfecto estado técnico Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema. El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual. Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilización del presente conjunto de aparatos se realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daños premeditadamente o de manera culposa.

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V

VI

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Prólogo El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia, los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios: • Conjuntos didácticos de orientación tecnológica • Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación • Automatización de procesos continuos y técnica de regulación • Robotino® – Estudiar e investigar con robots móviles • Equipos didácticos híbridos

Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica, electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia y actuadores eléctricos.

Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar con controles lógicos programables para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

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VII

Todos los conjuntos didácticos incluyen lo siguiente: • Hardware (equipos técnicos) • Fluidos • Seminarios Hardware (equipos técnicos) El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La selección de componentes de los equipos didácticos y su ejecución se realiza específicamente según los proyectos previstos para cada nivel. Fluidos Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didáctico) y software. El «teachware» orientado hacia la práctica, incluye lo siguiente: • Libros técnicos y libros de enseñanza (publicaciones estándar para la adquisición de conocimientos de carácter fundamental). • Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones modelo) • Diccionarios, manuales, publicaciones técnicas (profundizan los temas técnicos) • Transparencias para proyección y vídeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo) • Pósters (para la representación esquematizada de temas técnicos) El software incluye programas para las siguientes aplicaciones: • Programas didácticos digitales (temas de estudio preparados didácticamente, aprovechando diversos medios digitalizados) • Software de simulación • Software de visualización • Software para la captación de datos de medición • Software para diseño de proyectos y construcción • Software de programación para controles lógicos programables Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidáctico. Seminarios Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional.

¿Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual? Envíe un e-mail a: [email protected] Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión.

VIII

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Introducción El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una sólida base para la formación y el perfeccionamiento profesional de carácter práctico. El conjunto didáctico TP 230 abarca el tema de fundamentos de la técnica de vacío. Los temas de generación de vacío, configuración de sistemas, selección de ventosas y esquemas de distribución típicos con conjuntos de aspiración, se tratan de manera exhaustiva. Adicionalmente se aborda el tema de la reducción del consumo de aire comprimido en sistemas de vacío. Para efectuar el montaje de los sistemas de control, debe disponerse de un puesto de trabajo fijo, equipado con un panel de prácticas perfilado de Festo Didactic. El panel perfilado tiene 14 ranuras en T paralelas a una distancia de 50 milímetros. La fuente de corriente continua es una unidad de alimentación eléctrica con anticortocircuitaje (entrada: 230 V, 50 Hz; salida: 24 V, máx. 5 A). La fuente de aire comprimido puede ser un compresor móvil con silenciador (230 V, aprox. 50 l/min., máximo 800 kPa = 8 bar). La presión de funcionamiento deberá ser, como máximo, de p = 600 kPa = 6 bar. Para un funcionamiento óptimo, la presión de funcionamiento del sistema de control deberá ser de máximo p = 500 kPa = 5 bar con aire sin lubricar. Para llevar a cabo los seis ejercicios y solucionar las tareas, se necesitan el conjunto didáctico TP 230 y, además, los componentes del conjunto didáctico TP 201. La teoría necesaria para el entendimiento del presente manual consta en el manual de estudio • Neumática / Electroneumática y en el anexo del presente manual de trabajo. Además, se ofrecen hojas de datos correspondientes a todos los componentes (toberas de aspiración, ventosas, vacuostatos, etc.).

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IX

Indicaciones de seguridad y de trabajo

Informaciones generales Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor. Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los elementos y, especialmente, respete las respectivas indicaciones de seguridad.

Parte mecánica • Monte todos los componentes fijamente sobre la placa perfilada. • Los detectores de posiciones finales no deberán accionarse frontalmente. • ¡Peligro de accidente durante la localización de fallos! • Para accionar los detectores de posiciones finales, utilice una herramienta (por ejemplo, un destornillador). • Manipule los componentes de la estación únicamente si está desconectada.

Sistema eléctrico • Las conexiones eléctricas únicamente deberán conectarse y desconectarse sin tensión. • Utilizar únicamente cables provistos de conectores de seguridad. • Únicamente deberá utilizarse baja tensión (de máximo 24 V DC).

Neumática • No deberá superarse la presión máxima admisible de 600 kPa (6 bar). • Únicamente conectar el aire comprimido después de haber montado y fijado correctamente todos los tubos flexibles. • No desacoplar tubos flexibles mientras el sistema esté bajo presión. • ¡Peligro de accidente al conectar el aire comprimido! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. • ¡Peligro de accidente por tubos sueltos bajo presión! Si es posible, utilice tubos cortos. Utilice gafas de protección. Si se suelta un tubo bajo presión, proceda de la siguiente manera: Desconecte de inmediato la alimentación de aire comprimido. • Montaje del sistema neumático: Establezca las conexiones utilizando tubos flexibles de 4 ó 5 milímetros de diámetro exterior. Introduzca los tubos flexibles hasta el tope de las conexiones enchufables. Antes de desmontar los tubos flexibles, deberá desconectarse la alimentación de aire comprimido. • Desmontaje del sistema neumático: Presione el anillo de desbloqueo de color azul y retire el tubo flexible.

X

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Las placas de montaje de los equipos están dotadas con las variantes de fijación A hasta D: Variante A, sistema de retención por encastre Para componentes ligeros, no sometidos a cargas (por ejemplo, válvulas de vías). Los componentes se montan reteniéndolos simplemente en las ranuras de panel perfilado. Para desmontar los componentes debe accionarse la leva azul. Variante B, sistema giratorio Componentes medianamente pesados sometidos a cargas bajas (por ejemplo, actuadores). Estos componentes se sujetan al panel perfilado mediante tornillos con cabeza de martillo. Para sujetar o soltar los componentes se utilizan las tuercas moleteadas de color azul. Variante C, sistema atornillado Para componentes que soportan cargas altas o componentes que no se retiran con frecuencia del panel perfilado (por ejemplo, válvula de cierre con unidad de filtro y regulador). Estos componentes se fijan mediante tornillos de cabeza cilíndrica y tuercas en T. Variante D, sistema enchufable Para componentes ligeros provistos de pernos enchufables, no sometidos a cargas (por ejemplo, unidades de alarma). Estos componentes se montan mediante adaptadores enchufables.

Deberán tenerse en cuenta las indicaciones incluidas sobre cada componente en las hojas de datos.

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XI

Equipo didáctico tecnológico para electroneumática (TP 200) El equipo didáctico tecnológico TP 200 incluye una gran cantidad de material didáctico y, también, seminarios. El presente equipo didáctico incluye exclusivamente unidades de control electroneumáticas. Los componentes individuales del equipo didáctico TP 200 también pueden formar parte del contenido de otros equipos didácticos. Componentes principales del TP 200 • Mesa de trabajo fija con panel perfilado de Festo Didactic • Compresor (230 V, 0,55 kW, máximo 800 kPa = 8 bar) • Conjuntos de componentes o componentes individuales • Medios didácticos opcionales • Modelos prácticos • Instalaciones de laboratorio completas Material didáctico Manuales de estudio

Neumática / Electroneumática Fundamentos de la técnica de control neumático Mantenimiento de máquinas y equipos neumáticos

Manuales de trabajo

Fundamentos de la técnica de vacío TP 230

«Teachware» opcional

Conjuntos de transparencias y retroproyector Símbolos magnéticos, patrón de símbolos WBT electroneumática, WBT neumática WBT electricidad 1+2, WBT electrónica 1+2 Juego de modelos seccionados con maletín Software de simulación FluidSIM® Neumática

Seminarios P111

Fundamentos de la neumática y de la electroneumática

P121

Reparación de equipos neumáticos y electroneumáticos; localización de fallos

P-OP

Reducción de costos: uso económico de la neumática

IW-PEP

Reparación y mantenimiento en la técnica de control: sistemas de control neumáticos y electroneumáticos

P-AL

Neumática para la formación profesional

P-AZUBI

Neumática y electroneumática para aprendices

VUU

Utilización de vacío en la técnica de manipulación

P-KOMPAKT

Curso intensivo, neumática y electroneumática

Las fechas y lugares de los seminarios, así como los precios de los cursos constan en el folleto actualizado del plan de seminarios. Los materiales didácticos disponibles constan en los catálogos y en Internet. Los equipos didácticos de la tecnología de la automatización industrial se actualizan y amplían constantemente. Los juegos de transparencias, las películas, los CD-ROM y DVD y los manuales se ofrecen en diversos idiomas.

XII

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Objetivos didácticos del nivel avanzado (TP 230) • • • • • • • • • • • • • • •

•

El estudiante sabe cómo generar vacío. El estudiante conoce el funcionamiento de una tobera tipo Venturi. El estudiante conoce la influencia que tiene la presión disponible en el vacío y en el tiempo de evacuación, utilizando diversos tipos de toberas de aspiración. El estudiante conoce la influencia que tienen zonas de estrangulación (por ejemplo, tubos de diámetro pequeño o tubos largos, silenciadores obturados) en la generación de vacío. El estudiante puede regular y ajustar el vacío. El estudiante conoce la influencia que el diámetro tiene en la fuerza de sujeción de una ventosa. El estudiante sabe seleccionar ventosas en función de las características de diferentes piezas. El estudiante conoce la influencia que la superficie de una pieza tiene en la fuerza de sujeción de una ventosa. El estudiante conoce la influencia que la superficie de una pieza tiene en la fuerza de sujeción. El estudiante conoce métodos para mantener el nivel de vacío si utilizando varias ventosas no todas sujetan la pieza. El estudiante sabe cómo sujetar con ventosas una pieza que tiene una superficie de geometría irregular. El estudiante sabe cómo controlar el vacío con un vacuostato. El estudiante puede realizar el control del vacío bajo circunstancias diversas. El estudiante puede efectuar el montaje de un sistema de vacío, de modo que el consumo de aire comprimido sea mínimo. El estudiante sabe cómo calcular la reducción del consumo de aire comprimido, obtenida gracias al sistema que él propone. Además, sabe calcular el tiempo de amortización de la correspondiente inversión. En un sistema diseñado para ahorrar aire comprimido, el estudiante sabe cómo soltar las piezas de manera controlada.

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XIII

Atribución de los ejercicios en función de objetivos didácticos Ejercicio

1

2

3

4

5

6

•

•

Objetivos didácticos El estudiante sabe cómo generar vacío. El estudiante conoce el funcionamiento de una tobera tipo Venturi.

• •

El estudiante conoce la influencia que tiene la presión disponible en el vacío y en el tiempo de evacuación, utilizando diversos tipos de toberas de aspiración.

•

El estudiante conoce la influencia que tienen zonas de estrangulación (por ejemplo, tubos de diámetro pequeño o tubos largos, silenciadores obturados, etc.) en la generación de vacío. El estudiante puede regular y ajustar el vacío.

•

•

El estudiante conoce la influencia que el diámetro tiene en la fuerza de sujeción de una ventosa.

•

El estudiante sabe seleccionar ventosas en función de las características de diferentes piezas.

•

El estudiante conoce la influencia que la superficie de una pieza tiene en la fuerza de sujeción de una ventosa. El estudiante conoce la influencia que la superficie de una pieza tiene en la fuerza de sujeción.

•

•

El estudiante conoce métodos para mantener el nivel de vacío, si utilizando varias ventosas, no todas sujetan la pieza. El estudiante sabe cómo sujetar con ventosas una pieza que tiene una superficie de geometría irregular.

•

•

•

El estudiante sabe cómo controlar el vacío con un vacuostato.

•

El estudiante puede realizar el control del vacío bajo circunstancias diversas.

•

El estudiante puede efectuar el montaje de un sistema de vacío, de modo que el consumo de aire comprimido sea mínimo.

•

El estudiante sabe cómo calcular la reducción del consumo de aire comprimido, obtenida gracias al sistema que él propone. Además, sabe calcular el

•

tiempo de amortización de la correspondiente inversión. En un sistema diseñado para ahorrar aire comprimido, el estudiante sabe cómo soltar las piezas de manera controlada.

XIV

•

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Conjunto ampliado de equipos (TP 230) Los componentes incluidos en este equipo didáctico fueron concebidos para la adquisición de conocimientos básicos en materia de técnica de control electroneumático. Contiene todos los componentes necesarios para alcanzar los objetivos didácticos definidos, y puede ampliarse indistintamente mediante componentes de otros equipos didácticos. Para que los sistemas de control funcionen, se necesita adicionalmente el panel perfilado, una unidad de alimentación eléctrica, diversos componentes de TP 201, y una fuente de aire comprimido. Equipo didáctico (TP 230) Denominación

N° de referencia

Cantidad

Ventosa (negra) 20 mm

573043

1

Ventosa (negra) 30 mm

573044

1

Ventosa (transparente) 20 mm

573045

1

Ventosa (transparente) 30 mm

573046

1

Ventosa de fuelle de 3,5 (transparente) 20 mm

573047

2

Ventosa oval 4x20

573057

4

Generador de vacío 05 H

573258

1

Generador de vacío 05 L

573259

1

Acumulador de aire comprimido

152912

1

Válvula de antirretorno

153462

1

Válvula reguladora de caudal

193972

1

Vacuómetro

573042

1

Vacuostato

548624

1

N° de referencia

Cantidad

Electroválvula de 3/2 vías, normalmente cerrada

539776

1

Electroválvula de 3/2 vías, normalmente abierta

539777

1

Unidad de entrada de señales eléctricas

162242

1

Relé triple

162241

1

Bloque distribuidor

152896

1

Unión enchufable en T

153128

2

Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador

540691

1

Componentes necesarios de TP 201 Denominación

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XV

Símbolos de los componentes Denominación

Símbolo

Relé triple

A1

12 14

22 24

32 34

42 44

11

21

31

41

12 14

22 24

32 34

42 44

11

21

31

41

12 14

22 24

32 34

42 44

11

21

31

41

A2 A1

A2 A1

A2

Unidad de entrada de señales eléctricas

13

21

14

22

13

21

14

22

Electroválvula de 3/2 vías, normalmente cerrada

13

21

14

22

13

21

14

22

12

2

1M1 1

3

1M1

XVI

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Denominación

Símbolo

Electroválvula de 5/2 vías

Acumulador de aire comprimido

Vacuostato

p

Válvula de antirretorno

2 1 Válvula reguladora de caudal

2

1 Generador de vacío

1

3 2

Conjuntos de aspiración

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XVII

Atribución de componentes en función de los ejercicios Ejercicio

1

2

3

4

5

6

2

2

2

2

1

1

1

1

1

Componentes Ventosa (negra) 20 mm

1

Ventosa (negra) 30 mm

1

Ventosa (transparente) 20 mm

1

Ventosa (transparente) 30 mm

1

Ventosa de fuelle de 3,5 (transparente)

1

20 mm, con válvula de aspiración Ventosa oval 4x20

1

Generador de vacío 05 L

1

1

1

Generador de vacío 05 H

1

1

1

Acumulador de aire comprimido

1

Válvula de antirretorno Válvula reguladora de caudal

1

Vacuómetro

1

1

(1) 1

Vacuostato

1

1

1

Adicionalmente son necesarios los siguientes componentes del equipo didáctico TP 201: Ejercicio

1

2

3

4

5

6

1

1

1

1

1

1

1

Componentes Ventosa (negra) 20 mm Electroválvula de 3/2 vías, normalmente cerrada

1 1

1

Electroválvula de 3/2 vías, normalmente abierta Válvula reguladora de presión

1

1

1

1

1

1

Unidad de entrada de señales eléctricas

1

1

1

1

1

1

Relé triple

1

1

1

1

1

1

Bloque distribuidor

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Válvula de cierre con unidad de filtro y regulador Unidad de alimentación de corriente eléctrica, 24 V DC

XVIII

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Informaciones didácticas para el instructor Objetivos didácticos El objetivo didáctico general del manual de ejercicios es el de enseñar la configuración sistemática de esquemas de distribución y el montaje del sistema de control en el panel perfilado. La interacción directa entre la teoría y la práctica asegura un rápido progreso de los estudios. Los objetivos didácticos concretos e individuales están relacionados con cada ejercicio específico. Las metas didácticas más importantes se indican entre paréntesis. Componentes necesarios Los ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver todas las tareas, únicamente se necesitan los componentes del nivel básico TP 201. Todas las tareas de los ejercicios del nivel básico pueden resolverse efectuando el montaje necesario en un panel de prácticas perfilado.

Estructura metódica de los ejercicios En la parte A, la estructura metódica es la misma en todos los ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la siguiente manera: • Título • Objetivos didácticos • Descripción de la tarea a resolver • Condiciones generales • Finalidad del proyecto • Hojas de ejercicios El manual del instructor contiene las soluciones de todas las tareas incluidas en el manual de ejercicios.

Denominación de los componentes Los componentes incluidos en los esquemas de distribución están denominados de acuerdo con la norma ISO 1219-2. Todos los componentes incluidos en un circuito llevan el mismo número principal de identificación. Dependiendo del componente específico, se agregan letras de identificación. Si un circuito incluye varios componentes iguales, éstos están numerados correlativamente. Los ramales sometidos a presión están identificados con la letra P y se numeran por separado. Actuadores: Válvulas: Sensores: Señales de entrada: Accesorios: Ramales de presión:

1A1, 2A1, 2A2, ... 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ... 1B1, 1B2, ... 1S1, 1S2, ... 0Z1, 0Z2, 1Z1, ... P1, P2, ...

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XIX

Contenido del CD-ROM El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM del presente equipo didáctico incluye material didáctico complementario. Estructura del contenido del CD-ROM: • Hojas de datos • Demostraciones • Catálogo de Festo Hojas de datos Las hojas de datos de los componentes constan en archivos de formato PDF. Demostraciones En el CD-ROM se incluye una versión de demostración del software FluidSIM® para neumática. Esta versión es suficiente para comprobar el funcionamiento de los sistemas de control configurados por el estudiante. Catálogo de Festo Diversos componentes se explican mediante páginas que están incluidas en el catálogo de Festo AG & Co. KG. Esta forma de explicar estos componentes tiene la finalidad de demostrar cómo se presentan los componentes en un catálogo industrial. Además, estas páginas incluyen informaciones complementarias sobre los componentes.

XX

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Ejercicios y soluciones Ejercicio 1: Generación de vacío ______________________________________________________________3 Ejercicio 2: Selección de ventosas para diversos tipos de piezas __________________________________ 11 Ejercicio 3: Mantener el vacío al utilizar dos ventosas o más _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Control del vacío _______________________________________________________________ 29 Ejercicio 5: Ahorro de aire comprimido en un sistema de vacío ___________________________________ 37 Ejercicio 6: Soltar una pieza de manera controlada, manteniendo el vacío __________________________ 43

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1

2

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Ejercicio 1 Generación de vacío Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, habrá adquirido los conocimientos que se indican a continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes: • Sabrá cómo generar vacío. • Conocerá el funcionamiento de una tobera tipo Venturi. • Conocerá la influencia que tiene la presión disponible en el vacío y en el tiempo de evacuación, utilizando diversos tipos de toberas de aspiración. • Conocerá el efecto que tienen zonas de estrangulación en la generación de vacío. • Podrá regular y ajustar el vacío.

Descripción de la tarea a resolver Diseñar un sistema de manipulación de piezas de diverso tipo. La tarea consiste en verificar el funcionamiento de diversos componentes, y comprobar la posibilidad de utilizar vacío para solucionar la tarea. En primer lugar, deberá analizar los componentes utilizados para la generación de vacío.

•

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Condiciones generales Utilice las toberas de aspiración incluidas en el equipo didáctico.

Finalidad del proyecto Describa el funcionamiento de un generador de vacío. Efectúe el montaje del sistema. Mida el vacío y el tiempo de evacuación, utilizando diversas toberas de aspiración. Dibuje las líneas características de las dos toberas de aspiración. Compare las dos toberas de aspiración. Describa las diferencias. Indique qué factores pueden incidir negativamente en la generación de vacío.

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3

Ejercicio 1 – Generación de vacío

Funcionamiento de un generador de vacío de acuerdo con el principio Venturi. –

Denomine todos los componentes y las conexiones del generador de vacío que se muestra a continuación. Incluya las denominaciones detrás de los números que aparecen en la tabla. Conexión de escape, conexión de aire comprimido, tobera divergente, tobera convergente, conexión de vacío/aspiración 2

3

1

4

5 Generador de vacío

Números

Denominación

1

Alimentación de aire

2

Tobera convergente

3

Tobera divergente

4

Conexión del aire de escape

5

Conexión de vacío/aspiración

–

Describa el funcionamiento de un generador de vacío según el principio Venturi. El aire fluye desde la conexión de aire comprimido a través de una zona de estrangulación (tobera convergente) (2). En esa zona aumenta la velocidad del flujo de aire, llegando a ser superior a la velocidad del sonido. Cuando sale de la tobera convergente, el aire se expande y fluye a través de la tobera de divergente (3), seguida de la conexión de escape (4). Durante esta operación se produce un vacío en la cámara que se encuentra alrededor de la tobera convergente. Así se aspira aire en la conexión de aspiración (5).

4

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

Medición del vacío obtenido mediante diversos tipos de generadores de vacío. Efectúe el montaje del sistema de acuerdo con el esquema de distribución. Variando la presión en el sistema, mida el vacío que se obtiene mediante el generador de vacío. Compare los dos generadores de vacío incluidos en el equipo didáctico. –

Escriba los datos obtenidos en la tabla siguiente.

+24 V

1

2

1V3 1

3

3 2

13

12

S1

14

24

11

1Z1

1V2

K1

K1 14

22

21 2

31 S2

1

3

32 1V1

A1 K1

1M1

2

1M1 1

3

A2 0V 11

12 14 .2

21

22 24 .3

31

32 34

41

42 44

Presión del

Generador de vacío VN-05-H-T3-PQ2-VQ2-RQ2

Generador de vacío VN-05-L-T3-PQ2-VQ2-RQ2

sistema

Vacío obtenido [bar]

Vacío obtenido [bar]

1 bar

-0,08

0

2 bar

-0,34

-0,14

3 bar

-0,54

-0,2

4 bar

-0,7

-0,3

5 bar

-0,77

-0,38

6 bar

-0,8

-0,42

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

Dibujar la línea característica de vacío –

Dibuje en el diagrama las líneas características del vacío obtenido con los dos generadores de vacío. pu = vacío, p = presión del sistema

-1,0

pU -0,8 VN-05-H-T3-PQ2-VQ2-RQ2

-0,7 -0,6 -0,5 VN-05-L-T3-PQ2-VQ2-RQ2

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 1

2

3

4

5

p

7

Vacío en función de la presión de funcionamiento

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

Medición del tiempo de evacuación obtenido con cada uno de los generadores de vacío Efectúe el montaje del sistema de acuerdo con el esquema de distribución. Para poder comparar la capacidad de aspiración de los dos generadores de vacío, deberá medirse el tiempo que transcurre desde la conexión de la presión de funcionamiento (6 bar) hasta que se alcanza un vacío determinado.

Importante: El acumulador de vacío es necesario para obtener un margen de tiempo que permita realizar la medición durante la evacuación. Ello significa que el acumulador simula un sistema de vacío de mayor tamaño. Mida el tiempo con un reloj o, mejor, con un cronómetro.

+24 V

1

2

1V3 1

3

3 2

13 S1

12

14

24

1V2

K1

K1 14

22

1Z2

11

21 2

31 S2

1

3

1Z1

32 1V1

A1 K1

1M1

2

1M1 1

3

A2 0V 11

12 14 .2

21

22 24 .3

31

32 34

41

42 44

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

–

Mida el tiempo de evacuación considerando todos los valores incluidos en la tabla. Introduzca en la tabla los tiempos de evacuación medidos. Ajuste una presión de 6 bar. Generador de vacío VN-05-H-T3-PQ2-VQ2-RQ2

Generador de vacío VN-05-L-T3-PQ2-VQ2-RQ2

Tiempo de evacuación [s]

Tiempo de evacuación [s]

-0,1 bar

0,4

-

-0,2 bar

0,8

0,4

-0,3 bar

1,0

0,8

-0,4 bar

1,8

2,0

-0,5 bar

2,4

Máx.-0,44 bar

-0,6 bar

3,5

-0,7 bar

5,8

-0,8 bar

10,0

Vacío [bar]

–

Incluya en el diagrama los tiempos de evacuación medidos y dibuje las líneas características de ambos generadores de vacío.

10

VN-05-H-T3-PQ2-VQ2-RQ2

t (s)

6

4

VN-05-L-T3-PQ2-VQ2-RQ2

2

0

8

0

-0,2

-0,4

pU

-0,8

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

Comparación de los generadores de vacío –

Describa las diferencias entre los dos generadores de vacío, explicando las ventajas que ofrece cada uno.

Generador de vacío VN-05-H-T3-PQ2-VQ2-RQ2: Con este generador se obtiene un mayor nivel de vacío. Este vacío máximo se alcanza desde presiones bajas en el sistema. Sin embargo, con este generador de vacío, el tiempo de evacuación es considerablemente superior que con el generador de vacío de comparación. Este tipo de generador de vacío debería utilizarse únicamente si es necesario que las ventosas apliquen grandes fuerzas, por ejemplo para sujetar fiablemente piezas pesadas.

Generador de vacío VN-05-L-T3-PQ2-VQ2-RQ2:

Con este generador, el nivel de vacío posible es menor (en aproximadamente un 50 por ciento). Para alcanzar el máximo vacío posible, se necesita una presión relativamente alta en el sistema. Pero con este generador, el tiempo de evacuación es muy corto. Este generador de vacío debe utilizarse, si es necesario evacuar rápidamente un sistema de vacío de gran volumen. Los generadores de vacío tipo L son óptimos, cuando se necesita un nivel relativamente bajo de vacío y/o si los ciclos deben ser cortos.

Factores que influyen en la generación de vacío –

¿Qué otros factores influyen negativamente en la generación de vacío mediante una tobera de aspiración, además de la modificación de la presión del sistema y el volumen del sistema a evacuar? Tome nota de esos factores. Tubos flexibles largos o de sección pequeña entre el eyector y la ventosa. Tubos flexibles largos o de sección pequeña hacia el eyector. Silenciador sucio u obturado. Piezas distribuidoras o racores acodados en las tuberías de vacío.

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Ejercicio 1 – Generación de vacío

Influencia de zonas de estrechamiento en la generación de vacío Para simular estrechamientos u otras condiciones desfavorables en los conductos de aire comprimido o de vacío, se monta una válvula estranguladora en el tubo correspondiente. Cerrando la válvula se simula un tramo de estrangulación. Ajuste la válvula seleccionando un grado de estrangulación determinado, y no lo modifique durante todo el experimento. –

Simule los factores de influencia que constan en la tabla. Verifique el nivel de vacío y el tiempo de evacuación.

Factor de influencia

Generador de vacío (tipo H)

Generador de vacío (tipo L)

Silenciador sucio

Tiempo de evacuación:

Tiempo de evacuación:

vacío y el silenciador

Vacío máx.

Vacío máx.

Tubo flexible doblado

Si el tubo flexible está doblado en uno

Si el tubo flexible está doblado en uno

Tramo de estrangulación entre el generador de

Estrangulación entre la ventosa y el vacuómetro de estos dos lugares, colapsa el vacío en de estos dos lugares, colapsa el vacío en y entre el generador de vacío y el vacuómetro

la ventosa. Observación: si el tubo está

la ventosa. Observación: si el tubo está

doblado entre el vacuómetro y la

doblado entre el vacuómetro y la

ventosa, el vacuómetro sigue indicando que hay vacío.

ventosa, el vacuómetro sigue indicando que hay vacío.

Válvula estranguladora en el tubo flexible

Cuanto menor es la sección de

Cuanto menor es la sección de

Tramo de estrangulación entre la válvula

estrangulación, tanto menor es el vacío.

estrangulación, tanto menor es el vacío.

Cuanto menor es la sección de estrangulación, tanto menor es el vacío.

Cuanto menor es la sección de estrangulación, tanto menor es el vacío.

10 cm

15 s

3s

100 cm

22 s

5s

reguladora y el generador de vacío

Válvula estranguladora en el tubo de vacío Tramo de estrangulación entre la presión atmosférica y el generador de vacío. El vacuómetro está instalado entre ellos. Simulación de una pieza de material poroso. Mida el tiempo de evacuación hasta que se alcance el máximo nivel de vacío (utilizando un acumulador de aire comprimido). Modifique la longitud del tubo flexible de vacío.

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