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Manual de trabajo

EduKit PA

Kit de proyecto

Automatización de

procesos

Con CD-ROM

Festo Didactic

563973 ES

Utilización prevista y convenida

El equipo y el correspondiente manual de trabajo fueron concebidos exclusivamente para la formación y el

perfeccionamiento profesional en materia de automatización y técnica de procesos. La empresa que ofrece

clases a aprendices y/o estudiantes deberá velar por que se adopten las medidas de seguridad descritas en

los manuales y que establecen las normas legales.

Festo Didactic se exime explícitamente de cualquier responsabilidad en relación con daños sufridos por

aprendices/estudiantes de la empresa y/o por terceros, ocasionados durante la utilización del presente

conjunto de equipos con fines que no corresponden al plan didáctico, a menos que Festo haya causado

dichos daños intencionadamente o por negligencia grave.

Referencia: 563973

Datos actualizados en: 04/2009

Autores: Bernhard Schellmann, Hans Kaufmann

Redacción: Jürgen Helmich, Klaus Kronberger

Gráficos: Doris Schwarzenberger

Maquetación: 06/2009

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013

Internet: www.festo-didactic.com

E-mail: [email protected]

© Adiro Automatisierungstechnik GmbH, 73734 Esslingen, 2013

Internet: www.adiro.com

E-Mail: [email protected]

El comprador adquiere un derecho de utilización limitado sencillo, no excluyente, sin limitación en el

tiempo, aunque limitado geográficamente a la utilización en su lugar / su sede.

El comprador tiene el derecho de utilizar el contenido de la obra con fines de capacitación de los empleados

de su empresa, así como el derecho de copiar partes del contenido con el propósito de crear material

didáctico propio a utilizar durante los cursos de capacitación de sus empleados localmente en su propia

empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de

formación profesional, el derecho de utilización aquí definido también se aplica a los escolares,

participantes en cursos y estudiantes de la institución receptora.

En todos los casos se excluye el derecho de publicación, así como la inclusión y utilización en Intranet e

Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitirían el acceso a una

cantidad no definida de usuarios que no pertenecen al lugar del comprador.

Los derechos de entrega a terceros, multicopiado, procesamiento, traducción, microfilmación, traslado,

inclusión en otros documentos y procesamiento por medios electrónicos requieren de la autorización previa

y explícita de Festo Didactic GmbH & Co. KG.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 3

Índice

Introducción ______________________________________________________________________________ 5

Contenidos didácticos _______________________________________________________________ 5

Objetivos didácticos Al finalizar el ciclo de estudio, ________________________________________ 6

Plan de estudios y relación con profesiones en Alemania ___________________________________ 6

Responsabilidad del usuario ________________________________________________________ 11

Responsabilidad de los estudiantes __________________________________________________ 11

Riesgos en la utilización del sistema modular de producción ______________________________ 11

Garantía y responsabilidades _______________________________________________________ 12

Utilización prevista y convenida _____________________________________________________ 12

Indicaciones de seguridad __________________________________________________________ 13

Transporte _______________________________________________________________________ 15

Desembalaje _____________________________________________________________________ 15

Contenido del suministro ___________________________________________________________ 15

Comprobación antes de cada puesta en funcionamiento _________________________________ 15

Mantenimiento ___________________________________________________________________ 15

Actualizaciones ___________________________________________________________________ 15

Parte A – Diseño y producción de equipos

1. Descripción de procesos ___________________________________________________________ A-3

2. Planificación _____________________________________________________________________ A-9

3. Instalación ______________________________________________________________________ A-43

4. Puesta en funcionamiento _________________________________________________________ A-47

5. Marketing y ventas _______________________________________________________________ A-51

6. Prueba del logro de los objetivos didácticos relacionados con el diseño

y la producción de equipos ________________________________________________________ A-55

Parte B – Medición, control y regulación. Soluciones manuales

1. Medición manual _________________________________________________________________ B-3

2. Control manual __________________________________________________________________ B-13

3. Regulación manual _______________________________________________________________ B-37

4. Prueba del logro de los objetivos didácticos relacionados con la medición, el control

y la regulación manuales __________________________________________________________ B-47

Índice

4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG

Parte C – Medición, control y regulación. Soluciones automáticas

1. Informaciones básicas _____________________________________________________________ C-3

2. Medición automática _____________________________________________________________ C-13

3. Control automático _______________________________________________________________ C-25

4. Regulación automática ____________________________________________________________ C-41


y la regulación automáticos ________________________________________________________ C-59

Parte D1 – Diseño y producción de equipos con soluciones

1. Descripción de procesos __________________________________________________________ D1-4

2. Planificación ___________________________________________________________________ D1-10

3. Instalación _____________________________________________________________________D1-44

4. Puesta en funcionamiento ________________________________________________________ D1-48

5. Marketing y ventas ______________________________________________________________ D1-52

6. Prueba del logro de los objetivos didácticos relacionados con el diseño y

la producción de equipos _________________________________________________________ D1-56

Parte D2 – Medición, control y regulación. Soluciones manuales con

soluciones

1. Medición manual ________________________________________________________________ D2-3

2. Control manual _________________________________________________________________ D2-13

3. Regulación manual ______________________________________________________________ D2-37


y la regulación manuales _________________________________________________________ D2-47

Parte D3 – Medición, control y regulación. Soluciones automáticas con

soluciones

1. Informaciones básicas ____________________________________________________________ D3-3

2. Medición automática ____________________________________________________________ D3-13

3. Control automático ______________________________________________________________ D3-25

4. Regulación automática ___________________________________________________________ D3-41


y la regulación automáticos _______________________________________________________ D3-59


Introducción

El sistema para la enseñanza de la automatización y técnica de procesos de Festo Didactic fue concebido

para la utilización en función de diversos niveles de estudio y requisitos profesionales. Los equipos y las

estaciones del sistema modular de automatización de procesos (MPS® PA) permiten un estudio y

perfeccionamiento profesional cercano a la realidad imperante en las plantas de producción. El hardware

está formado por componentes industriales estructurados según criterios didácticos.

El conjunto modular para la automatización de procesos es un sistema apropiado para adquirir las

siguientes cualificaciones profesionales fundamentales:

Competencia profesional en relaciones humanas

Competencia profesional en materias técnicas

Competencia profesional en relación con la aplicación de métodos

Esta cualificación se rige por criterios aplicables en la práctica. Adicionalmente se aprende a trabajar en

equipo, en cooperación con los demás y, además, se adquieren conocimientos en materia de organización.

Mediante proyectos de estudio se pueden abordar cada una de las siguientes fases, usuales en la ejecución

de proyectos en la realidad:

Planificación

Montaje

Cableado

Puesta en funcionamiento

Funcionamiento y utilización

Técnicas de control

Técnicas de regulación

Mantenimiento

Localización de fallos

Contenidos didácticos

Los contenidos didácticos están clasificados según los siguientes sectores:

Mecánica

– Construcción mecánica de una estación

Técnica de procesos

– Entender y crear diagramas de flujo y documentación

– Montaje de tubos para unir componentes de la técnica de procesos

– Análisis de sistemas

Electrotécnica

– Dibujar esquemas de distribución eléctricos

– Cableado correcto de componentes eléctricos

Técnica de detectores y sensores

– Utilización correcta de detectores y sensores

– Medición de magnitudes no eléctricas, de la técnica de procesos y de regulación

Puesta en funcionamiento

– Puesta en funcionamiento de un equipo de técnica de procesos

– Puesta en funcionamiento de un circuito regulador

Introducción


Técnica de control

– Accionamiento de actuadores

– Circuitos con relés

Técnica de regulación

– Principios básicos de la técnica de regulación

– Ampliación de cadenas de medición para formar circuitos de regulación

– Análisis de tramos de regulación

– Utilización de unidades de regulación

Localización de fallos

– Localización sistemática de fallos en un sistema de técnica de procesos

– Controlar el funcionamiento, efectuar el mantenimiento y la reparación de equipos de técnica de

procesos

Objetivos didácticos

Al finalizar el ciclo de estudio,

usted conocerá la construcción y el funcionamiento de un sistema de indicación de nivel de llenado,

usted entenderá y podrá ampliar diagramas de flujo,

usted entenderá y podrá ampliar esquemas de distribución eléctricos sencillos,

usted conocerá la construcción y el funcionamiento de un manómetro,

usted conocerá la construcción y el funcionamiento de una bomba,

usted conocerá la construcción y el funcionamiento de un sensor de caudal,

usted sabrá cómo obtener líneas características y cómo analizarlas,

usted conocerá los conceptos de control y regulación,

usted conocerá los principios válidos en un sistema de regulación discontinua (regulación de dos

puntos) y de un sistema de regulación continua,

usted conocerá las fases esenciales aplicables en la construcción de equipos, desde la planificación

hasta la puesta en funcionamiento.

Plan de estudios y relación con profesiones en Alemania

Tipos de escuelas Planificación, diseño,

montaje, marketing

Puesta en

funcionamiento,

equipo de producción

Técnica de control Técnica de regulación

Escuela primaria superior,

escuela , escuela secundaria,

clase 10

LP 2 LP 2

Escuela secundaria, clase 9 LP 2, 4 LP 2, 4 LP 2, 4 LP 4

Escuela secundaria, clase 10 LP 1 LP 1 LP 2 LP 2

LP = Unidad de plan de estudios

Introducción


Profesiones según campos

didácticos

Planificación, diseño,

montaje, marketing

Puesta en

funcionamiento,

equipo de

producción

Técnica de control Técnica de regulación

Mecánico de equipos e

instalaciones industriales

LF 7 LF 8, 9 LF 10, 11 LF 10, 11

Mecánico de instalaciones

sanitarias, sistemas de

calefacción y climatización

LF 5, 6 LF 7 LF 10 LF 10

Técnico de laboratorios

químicos

LF 12 LF 12

Técnico del sector químico LF 4 LF 4, 5 LF 8 LF 5, 8

Electrónico LF 6 LF 3 LF 7

Electrónico especializado en

técnicas de automatización

LF 10 LF 10 LF 6, 7 LF 10

Técnico en sistemas de

abastecimiento de agua

LF 4, 13 LF 4 LF 4, 14 LF 4, 14

Mecánico de precisión LF 8, 16a LF 8, 16a

Mecánico industrial LF 6 LF 13

Mecatrónico LF 10 LF 9 LF 4, 7 LF 7

Practicante del sector

farmacéutico

LF 7 LF 7

Mecánico de procesos del

sector vidriero

LF 9 LF 13

LF = Campos didácticos

Teachware del conjunto modular EduKit PA, automatización de procesos, incluyendo pruebas en función de los objetivos didácticos

Introducción


Esquema estructural del hardware del conjunto modular EduKit PA, automatización de procesos

Introducción


Ejemplo de distribución en el aula de clase

Introducción


Inclusión en la gama de productos

Indicaciones importantes

Para el uso seguro y fiable del conjunto modular EduKit PA es indispensable conocer y observar las

indicaciones y normas de seguridad.

El presente manual contiene importantes informaciones para el uso correcto y seguro del conjunto

modular EduKit PA. Todas las personas que trabajan con el conjunto modular EduKit PA deberán

observar las indicaciones y normas de seguridad.

Además, deberán respetarse las indicaciones y normas de prevención de accidentes, aplicables en el

lugar de la utilización del conjunto modular EduKit PA.

Introducción


Responsabilidad del usuario

El usuario se compromete a permitir el uso del conjunto modular EduKit PA únicamente a personas que

cumplan las siguientes condiciones:

Personas que conocen las normas de seguridad en el puesto de trabajo y de prevención de accidentes y

que han sido instruidas en la utilización del conjunto modular EduKit PA.

Personas que han leído y entendido el capítulo dedicado al tema de la seguridad y las advertencias

contenidas en el presente manual.

Si el usuario del conjunto modular EduKit PA no se encarga personalmente de vigilar su utilización,

deberá designar a una persona que disponga de la cualificación técnica necesaria para hacerse cargo

de esa función y, además, que sea capaz de detectar y evitar posibles peligros para él y los estudiantes.

Deberá controlarse regularmente si el personal trabaja aplicando los correspondientes criterios de

seguridad.

Responsabilidad de los estudiantes

Todas las personas que utilizan el conjunto modular EduKit PA , deberán comprometerse a lo siguiente

antes de iniciar el trabajo:

Leer el capítulo dedicado al tema de la seguridad y las advertencias contenidas en el presente manual.

Respetar las normas básicas de seguridad en el puesto de trabajo y de prevención de accidentes.

Conocer los peligros específicos del aire comprimido utilizado para realizar el sistema, y adoptar las

medidas necesarias y oportunas para el uso seguro del sistema.

Desconectar la estación de la red antes de realizar trabajos de limpieza y revisión indicados por la

persona encargada.

Riesgos en la utilización del sistema modular de producción

El conjunto modular EduKit PA ha sido concebido recurriendo a la tecnología más avanzada y respetando las

normas de seguridad técnica. No obstante, es posible que existan riesgos que pueden poner en peligro la

integridad física y la vida del usuario o de terceras personas o que se produzcan daños en la máquina o en

otros bienes materiales.

El conjunto modular EduKit PA únicamente deberá utilizarse respetando las siguientes condiciones:

Utilización prevista y convenida del conjunto modular EduKit PA

Utilización del conjunto modular EduKit PA en perfecto y seguro estado técnico

¡Deberá eliminarse de inmediato cualquier fallo que pueda reducir el nivel de seguridad!

Introducción


Garantía y responsabilidades

Son válidas nuestras «Condiciones generales de venta y suministro». Éstas están a disposición del usuario a

más tardar en fecha de firma del contrato. Se excluyen los derechos de garantía y de responsabilidades en

caso de daños a personas o a bienes materiales si éstos se deben a una o varias causas que se especifican a

continuación:

Casos de utilización no prevista y convenida del conjunto modular EduKit PA.

Montaje, puesta en funcionamiento, utilización y mantenimiento incorrectos del conjunto modular

EduKit PA.

Utilización del conjunto modular EduKit PA estando defectuosos los sistemas de seguridad o si los

sistemas de seguridad y protección no fueron montados correctamente o si no funcionan

correctamente.

Desatender las indicaciones incluidas en el presente manual en relación con transporte,

almacenamiento, montaje, puesta en funcionamiento, utilización, mantenimiento y equipamiento del

conjunto modular EduKit PA.

Control deficiente de partes del equipo, sujetas a desgaste.

Ejecución incorrecta de reparaciones.

Catástrofes provocadas por incidencia de cuerpos extraños y por causas de fuerza mayor.

Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad en relación con daños ocasionados a

aprendices/estudiantes de la empresa y/o de otros terceros si la utilización / el funcionamiento del equipo

se realiza en condiciones que no son estrictamente de enseñanza, a menos que Festo Didactic haya

provocado los daños de modo premeditado o por imprudencia temeraria.

Utilización prevista y convenida

La estación que se describe en el presente manual está prevista exclusivamente para fines de formación y

perfeccionamiento profesional en materia de automatización y fue concebida únicamente con ese fin. La

entidad a cargo de la formación y/o los instructores que la imparten, deberán velar por que los

aprendices/estudiantes respeten las disposiciones de seguridad que se describen en los manuales

correspondientes.

La utilización prevista y convenida también incluye lo siguiente:

Observancia de todas las indicaciones incluidas en el presente manual.

Observancia de los trabajos de inspección y mantenimiento.

Introducción


Indicaciones de seguridad

Indicaciones generales

Los aprendices/estudiantes únicamente deberán trabajar con la estación en presencia y bajo la

vigilancia de un instructor.

Tener debidamente en cuenta las indicaciones incluidas en las hojas de datos correspondientes a cada

uno de los elementos y, en especial, todas las indicaciones correspondientes a la seguridad.

El personal docente y los instructores deben contar con la cualificación, el nivel de conocimientos

(técnicos y, también sobre disposiciones y normas de seguridad) y la experiencia necesarios para poder

detectar y eliminar posibles peligros causados por los experimentos que se realizan con energía

eléctrica bajo su dirección o por su indicación.

Electricidad

¡Las conexiones eléctricas sólo deberán establecerse estando desconectada la corriente eléctrica en el

equipo!

Utilizar únicamente baja tensión de máximo 24 V DC.

Al conectar determinados componentes eléctricos, especialmente en el caso de los sensores, deberá

ponerse cuidado en no confundir la polaridad. Si se confunden los polos, puede producirse un

cortocircuito y es posible que se dañen dichos componentes.

Los componentes eléctricos vienen cableados de fábrica y están montados en un perfil DIN para su

montaje directo en el perfil rectangular. A modo de alternativa, estos componentes también pueden

adquirirse como conjunto modular sin cableado. En ambos casos, únicamente técnicos debidamente

cualificados deberán efectuar los trabajos de cableado y conexión.

No verter agua sobre componentes eléctricos. Si involuntariamente se vertiese agua sobre estos

componentes, deberá desconectarse de inmediato la alimentación de tensión. En ese caso es necesario

que el personal docente o el instructor revise las instalaciones para detectar posibles daños.

Deberán evitarse sobrecargas de corriente eléctrica en las salidas digitales. Por ello, antes de conectar

un actuador deberá comprobarse la intensidad máxima admisible.

Neumática

Para el funcionamiento de la válvula de bola de dos vías combinada con el actuador giratorio

neumático, ajustar la presión del sistema entre 3 y 6 bar. No deberá superarse la presión máxima

admisible de 800 kPa (8 bar).

Conectar el aire comprimido únicamente después de haber conectado fiablemente todos los tubos

flexibles.

No desconectar tubos flexibles mientras el equipo está bajo presión.

Mecánica

Efectuar el montaje de todos los componentes de modo fijo en el panel de prácticas perfilado.

Comprobar el tendido correcto de los tubos y la fijación fiable de sus conexiones.

Introducción


Técnica de procesos

¡Rellenar el depósito inferior únicamente habiendo desconectado previamente la alimentación de

tensión eléctrica!

Desconectar la alimentación de 24VDC y 230VAC.

Utilizar agua corriente potable limpia (recomendado). De esta manera, la bomba podrá funcionar

durante más tiempo sin ser necesario realizar un trabajo de mantenimiento.

La temperatura de funcionamiento máxima del depósito no deberá superar +65° C.

La presión de funcionamiento máxima del líquido contenido en las tuberías no deberá superar 0,5 bar.

La bomba no deberá funcionar en vacío. No utilizar agua salada, líquidos sucios o líquidos viscosos en

la bomba.

Vaciar el líquido contenido en el equipo abriendo la válvula de escape una vez finalizados los ensayos o

antes de efectuar cambios en el tendido de los tubos.

Comprobar si el líquido contiene impurezas. Cambiar el líquido por lo menos una vez por semana.

Limpiar el equipo cuando sea necesario, aunque como mínimo una vez por semana. No deberán

utilizarse detergentes agresivos o abrasivos.

Si el equipo no se utiliza durante un tiempo prolongado, el líquido sufre un proceso de envejecimiento.

Por lo tanto, si se prevé que el equipo no se utilizará durante algún tiempo, deberán vaciarse los

depósitos y los tubos.

El equipo no deberá contener líquidos si no se utiliza durante un tiempo prolongado, ya que es posible

que se reproduzcan bacterias como, por ejemplo, la bacteria legionella.

Datos técnicos del equipo

Presión de funcionamiento máxima en los tubos 50 kPa (0,5 bar)

Alimentación de tensión para la estación 24 V DC / 4,5 A

Panel de prácticas perfilado 350 x 200 mm

Altura de la estación: Con un depósito

Con dos depósitos

670 mm

1090 mm

Dimensiones interiores del Systainer Alto 490 x Ancho 360 x

Profundidad 272 mm

Caudal de las bombas 0…6 l/min

Capacidad del depósito de agua Máx. 3 l

Sistema de tubos flexibles DN15 ( 15 mm)

Introducción


Transporte

El conjunto modular EduKit PA se entrega embalado en un Systainer.

Cualquier daño ocasionado durante el transporte deberá notificarse de inmediato al transportista y a Festo

Didactic.

Desembalaje

Para retirar la estación de la caja, primero deberá extraerse cuidadosamente el material de relleno. Al

desembalar, poner cuidado en no dañar los componentes montados en la estación.

Después de desembalar la estación, comprobar posibles daños. Cualquier daño deberá notificarse de

inmediato al transportista y a Festo Didactic.

Contenido del suministro

Comprobar si el contenido del suministro corresponde a lo especificado en el albarán y en la hoja de pedido.

Cualquier posible diferencia deberá notificarse de inmediato a Festo Didactic.

Comprobación antes de cada puesta en funcionamiento

Antes de poner en marcha el conjunto modular EduKit PA, siempre deberá efectuarse un control visual.

Concretamente, deberá controlarse lo siguiente:

Conexiones y cables eléctricos

Correcta posición, estanquidad y estado de los tubos, de los empalmes de tubos y de los componentes

neumáticos, incluidos los tubos flexibles correspondientes

Presencia de defectos (fisuras, conexiones sueltas, etc.) en los componentes mecánicos y neumáticos

¡Los fallos deberán eliminarse antes de poner en funcionamiento el equipo!

La utilización correcta del conjunto modular EduKit PA supone la observancia de todas las indicaciones y

normas.

Mantenimiento

En principio, el conjunto modular EduKit PA no precisa mantenimiento alguno. Sin embargo, deberían

llevarse a cabo regularmente los siguientes trabajos:

Limpiar todo el equipo utilizando un paño suave y sin hilachas y comprobar la suavidad de los

movimientos de los componentes.

Revisar si el líquido contiene impurezas. Si el equipo no se utiliza durante un tiempo prolongado, el

líquido puede sufrir un proceso de envejecimiento.

El equipo deberá vaciarse siempre que se prevea que no será utilizado durante un tiempo prolongado.

Actualizaciones

En Internet se ofrecen informaciones actualizadas y ampliaciones de la documentación técnica del conjunto

modular EduKit PA: www.festo-didactic.com/int-es

Introducción


© Festo Didactic GmbH & Co. KG A-43

3. Instalación

3.1 Seguridad laboral

Información

En las instrucciones de trabajo se definen detalladamente los trabajos a realizar y cómo deben llevarse a

cabo. La estructura de las instrucciones de trabajo depende del proceso, del producto o del puesto de

trabajo específico. Estas instrucciones constituyen la base para evaluar el cumplimiento correcto de las

tareas asumidas por cada operario. Antes de impartir las instrucciones, deberá instruirse a los operarios en

materia de seguridad laboral, indicando lo que cada uno debe hacer para no correr riesgos.

¡Deberán tenerse en cuenta las indicaciones que sobre el tema de la seguridad se hacen en la introducción

del presente manual!

Instrucción sobre seguridad laboral

Sra./Sr.

Departamento

Cargo

La persona aquí indicada fue informada sobre las medidas de seguridad que deberá respetar en su puesto de trabajo en

concordancia con las leyes y normas vigentes.

Tema de la instrucción Fecha Persona instruida

(firma)

Jefe inmediato (firma)

1. Instrucciones generales ante el equipo de control de

niveles de llenado

2. Instrucciones sobre el uso y la manipulación de

líquidos

3. Instrucciones sobre el uso de componentes eléctricos

4. La puesta en funcionamiento de sistemas eléctricos

únicamente podrá estar a cargo de técnicos debidamente

cualificados e instruidos en materia de seguridad

5. Informaciones generales

– Trabajo en talleres

– Entrada y salida de materiales

– Trabajar con un PC

– Utilización de Internet / e-mail

– Utilización de teléfonos

Se aplican las directivas y normas de seguridad vigentes según la ley.

3. Instalación

A-44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG

3.2 Montaje previo, parte mecánica

Información

A continuación deberá procederse al montaje de los grupos de componentes, de acuerdo con lo previsto en

el plan de montaje.

Tareas

– En primer lugar, efectúe el montaje de los grupos de componentes mecánicos del equipo de control de

niveles de llenado. Complete el plan de montaje que ya elaboró en el capítulo «Planificación»,

agregando las operaciones de montaje resumidas por grupos de componentes.

(Para ello, recurra también al esquema incluido en el capítulo «Planificación» y a la fotografía

siguiente). Utilice los dibujos técnicos de los grupos de componentes para efectuar el montaje.

En el CD-ROM se incluyen dibujos técnicos de cada uno de los grupos de componentes.

– Apunte en el plan de montaje los tiempos necesarios para las operaciones de montaje. En caso

necesario, modifique el plan de montaje si procede de manera diferente o si opta por soluciones más

eficientes.

3.3 Cableado previo, parte eléctrica

Información

Los grupos de componentes deben montarse de acuerdo con el plan de montaje básico.

Tareas

– Primero deberán cablearse los componentes eléctricos. Proceda de acuerdo con el plan de montaje que

confeccionó antes. Para efectuar el cableado, recurra al esquema de distribución. A continuación,

monte los componentes eléctricos en el perfil DIN.

3. Instalación

© Festo Didactic GmbH & Co. KG A-45

– Apunte en el plan de montaje los tiempos necesarios para las operaciones de montaje. En caso

necesario, modifique el plan de montaje si procede de manera diferente o si opta por soluciones más

eficientes. En caso de proceder de otra manera, deje constancia de ello en el plan de montaje.

3.4 Montaje final con identificación de las piezas

Información

En el último paso se procede al montaje final completo de todos los componentes mecánicos y eléctricos.

Tareas

– Realice el montaje final. Para ello, atornille o fije todos los grupos de componentes mecánicos y

eléctricos a la placa de base, utilizando las escuadras perfiladas. A continuación, conecte entre sí los

componentes eléctricos. (Consultar el dibujo técnico en el CD-ROM).

– Recurriendo al diagrama de flujo que contiene las tuberías e instrumentos y al esquema de distribución

eléctrico, complete las listas de piezas e incluya las respectivas identificaciones. Rotule los adhesivos

de los símbolos y colóquelos sobre los componentes respectivos, instalados en el equipo.

3. Instalación

A-46 © Festo Didactic GmbH & Co. KG

N° Símbolo Significado del símbolo Identificación

1 P101

2

Punto de medición de la presión.

Medición con indicación. (Componente:

manómetro)

PI103

3 FI

101

4

7

Depósito, recipiente (2) B101, B102

Lista de piezas según el diagrama de flujo (con tuberías e instrumentos)

N° Símbolo Significado del símbolo Identificación

10

Indicador luminoso, START

11

S1

S1

12

Pulsador eléctrico, START S2

13

S3

S3

14

Relé

Lista de piezas según el esquema de distribución eléctrico

© Festo Didactic GmbH & Co. KG B-3

1. Medición manual

1.1 Tarea del proyecto: Filtración de agua de piscinas

1.1.1 Descripción de la tarea

Información

En numerosas aplicaciones, es necesario bombear el agua. Así sucede, por ejemplo, en todas las piscinas

cuando se filtra el agua. Otra aplicación típica sería el trasvase del líquido de baños ácidos en instalaciones

de galvanizado. Al aumentar el grado de ensuciamiento del filtro, aumenta proporcionalmente la resistencia

en las tuberías instaladas delante del filtro. Una vez que se alcanza un determinado nivel de presión, es

necesario limpiar o sustituir el filtro. En el experimento se estudia la relación existente entre la resistencia

(válvula) y la presión en el líquido.

Tareas

– Modificación según diagrama de flujo (con tuberías e instrumentos): modifique la configuración del

equipo que incluye dos depósitos, de tal manera que sea posible llevar a cabo los experimentos de

medición manual con un solo depósito. En este experimento, la válvula de cierre V103 hace las veces de

filtro. Abriendo y cerrando la válvula, se simula el grado de obturación del filtro.

M

P101

V102

PI

103

FI

101

V103

B101

V105

1. Medición manual

B-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG

1.1.2 Preparación del equipo. Control

Paso de trabajo Resuelto

Modifique la configuración del equipo según puede apreciarse en la fotografía. Retire los tubos que

conectan con el depósito superior y cierre los racores en T con tapones ciegos

Cierre la válvula V105

Compruebe si los tubos están correctamente unidos

Compruebe la conexión de los tubos en la bomba centrífuga

El manómetro deberá montarse inmediatamente detrás de la bomba

Llene el depósito B101 con 3 litros de agua

Conecte el equipo a la fuente de alimentación (24 V DC)

Ejecución del experimento:

Las válvulas V103 y V102 están completamente abiertas, la válvula V105 está completamente cerrada. El

selector está en «ON» y la bomba está en funcionamiento. Durante el experimento, se va cerrando poco a

poco la válvula V103.

Al finalizar el experimento, desconecte la fuente de alimentación eléctrica y retire el cable de seguridad de

4 mm de la fuente de alimentación

Una vez finalizado el experimento, evacúe el agua a través de la válvula V105

1. Medición manual


1.1.3 Experimento: medición mecánica de la presión

Llene el depósito y, a continuación, ponga en funcionamiento la bomba. Al principio, la válvula V103 está

abierta y deberá cerrarla paso a paso. En este experimento, la válvula V103 hace las veces de filtro.

Abriendo y cerrando esta válvula, se simula el grado de obturación del filtro a causa de partículas de

suciedad.

– Compruebe la presión detrás de la bomba, indicada en el manómetro

– A través de la mirilla, observe el caudal medido por el caudalímetro.

Resistencia (válvula) y presión

Grado de abertura de la válvula

V103 en %

pe [bar] Q [l/min]

Válvula completamente abierta 0,18

80% 0,32

60% 0,3

40% 0,26

20% 0,22

Válvula completamente cerrada 0,32

1. Medición manual


1.1.4 Evaluación y conclusiones

Tareas

– Anote en el diagrama la presión medida en la tubería en función de la posición de la válvula:

– Si se aumenta continuamente la resistencia en la tubería, ¿cómo cambian la presión y el caudal?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

– ¿Por qué no sigue aumentando la presión si la válvula está completamente cerrada?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

– Explique el principio de funcionamiento de una bomba centrífuga.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

1. Medición manual


– ¿Por qué no debe contener aire una bomba centrífuga?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

– ¿Qué tipos de bombas pueden utilizarse en la técnica de procesos continuos? Estudie el funcionamiento

de las bombas ofrecidas por diversos fabricantes. Indique las características esenciales de cada tipo de

bomba, sus datos técnicos y sus aplicaciones.

Tipo de bomba Características, datos técnicos y aplicaciones

1. Medición manual


Tipo de bomba Características, datos técnicos y aplicaciones

1. Medición manual


1.2 Tarea del proyecto: estación mezcladora


Información

En operaciones de mezclado, por lo general tienen que alimentarse los elementos que componen la mezcla

en proporciones siempre iguales. Este tipo de mezcladoras se utilizan, por ejemplo, en la fabricación de

hormigón (en cuyo caso, se llaman hormigoneras). Los áridos deben mezclarse con una determinada

cantidad de agua, según el tipo de hormigón que se desea obtener. Suponiendo un flujo constante de, por

ejemplo, 60 l/h, la cantidad de agua se regula en función del tiempo.

El experimento tiene la finalidad de mostrar la relación existente entre la resistencia (que ofrece la válvula),

la cantidad de agua y el tiempo necesario. El experimento se lleva a cabo con el equipo tal cual está

preparado, es decir, con un solo depósito.

1. Medición manual


1.2.2 Experimento: medición de caudal

La finalidad del experimento consiste en conocer la relación existente entre la resistencia (ofrecida por la

válvula), el caudal y la cantidad de agua transportada en un tiempo determinado. Variando la posición de la

válvula V103, se medirá el tiempo que transcurre hasta que el nivel del agua sube 2 l en el depósito

superior.

Tareas

– Compruebe el caudal en la mirilla del caudalímetro.

– Regule el flujo hasta obtener el caudal necesario.

– Llene el depósito superior.

– Cronometre el tiempo que transcurre hasta que el nivel del agua sube desde la marca de 0,5 l hasta la

marca de 2,5 l.

– Apunte en la tabla los tiempos cronometrados.

Q [l/h] Tiempo [s]

400

300

200

100

60

40

Caudal volumétrico en función del tiempo

1. Medición manual


1.2.3 Evaluación y conclusiones

Tareas

– Incluya en el diagrama los tiempos medidos y el caudal volumétrico que se reguló con la válvula.

– Describa de forma resumida las observaciones que pudo hacer durante la ejecución del experimento:

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

– Suponiendo un caudal volumétrico de 90 l/h, ¿cuánto tiempo debe bombearse para obtener 150 litros

de agua?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

1. Medición manual


– En 0,033 h se obtiene un volumen de 2 l. Suponiendo una posición indistinta de la válvula V101, calcule

el caudal volumétrico recurriendo al tiempo medido. Compare el caudal que usted ajustó con el

resultado de la operación matemática.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

4. Regulación automática

© Festo Didactic GmbH & Co. KG C-49

4.2 Tarea del proyecto: regular el nivel de llenado con un regulador continuo


Si en un circuito de regulación no se admiten diferencias de regulación, deben utilizarse reguladores

continuos. Una de las características de los reguladores continuos es, por ejemplo, la utilización de un valor

regulable analógico si el sensor emite una señal analógica. El valor regulable se calcula mediante diversas

fórmulas matemáticas según la función de la regulación.

Representación esquemática de un circuito de regulación con regulador continuo

En el ejemplo circuito de regulación, el tramo de regulación (llenado) incluye una válvula de evacuación

abierta (comportamiento PT1)

ValorregulableFunción de

regulaciónY = ...

Amplificadorde señales

Regulador

Valor realValor nominal

w (0...1)

y (0...1)

Tramo de regulación

Proceso

Sensor

x (0...1)

Funciones de regulación disponibles (ejemplos):

Regulador Símbolo Funcionamiento

Regulador P

y = kp • e

kp = posibilidad de ajustar el valor de amplificación

e = diferencia de regulación w - x

Regulador I

y = esum • TA/Ti

Posibilidad de ajustar el tiempo de integración (Ti)

esum = Suma de las diferencias de regulación «e»

En cada ciclo se suma la diferencia de regulación «e»

Regulador PI

Y = kp • ( e + esum • TA/Tn)

Ajuste de kp y del tiempo de ajuste (Tn)

TA = Tiempo de detección, duración del ciclo del

programa

Regulador PID

Y = kp • (e+ esum • TA/Tn+ (e-e_alt) • Tv/TA)

Ajustar el tiempo de acción derivada (Tv)

e_ant = Diferencia de regulación del ciclo anterior

Nota

Tratándose de una regulación continua, la bomba debe funcionar analógicamente. La tensión aplicada

por el EasyPort en el regulador del motor es de 0…10 V. Para ello, debe activarse el relé K1 con A2 = 1.


C-50 © Festo Didactic GmbH & Co. KG

4.2.2 Experimento: regulación del nivel de llenado con un regulador continuo

En el siguiente experimento se regula el nivel de llenado con un regulador continuo. En el ejemplo del

capítulo (parte B) sobre la regulación manual de niveles de llenado, se mantuvo constante el nivel de

llenado modificando la tensión en la fuente de alimentación. A continuación, el valor regulable se determina

mediante el software. El experimento se llevará a cabo con cuatro reguladores diferentes.

Con el fin de comprobar el comportamiento del circuito de regulación, es necesario efectuar diversos

ajustes. Para recibir informaciones apropiadas, es recomendable modificar siempre sólo un parámetro antes

de efectuar un nuevo experimento. En la tabla siguiente se proponen diversos ajustes.

– Inicie el software y abra el menú «Regulación continua»

– Revise los ajustes en el software. Relé A2 = 1; defina el valor nominal

– Realice los experimentos con un regulador P, un regulador I y un regulador PI

– Apunte sus observaciones en el espacio previsto para ello en la tabla

Dependiendo de la versión del software, es posible que los valores nominales aparezcan en otra ventana

adicional.



4.2.3 Experimento: regulación del nivel de llenado con un regulador P

Nota

Antes de iniciar cada experimento deberá vaciarse el depósito B102.

– Ajuste, uno tras otro, los valores que constan en la siguiente tabla y realice el experimento.

– Apunte sus observaciones en el espacio previsto para ello en la tabla.

Ajustes Observaciones

N° Valor

nominal «w»

físico

Valor nominal

«w»

(normalizado)

Amplificación

kp

Magnitud

perturbadora «z»

Válvula manual

V103

1 1 l 0,3 0,5 10 % abierta

2 1 l 0,3 2 10 % abierta

3 1 l 0,3 10 10 % abierta

4 1 l 0,3 5 Cerrada

5 1 l 0,3 5 20 % abierta

6 2 l 0,2 5 100 % abierta

Ejemplo de solución de la regulación del nivel de llenado con un regulador P



Tarea

– ¿Qué características tiene un circuito de regulación (regulador P, tramo PT1)?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

4.2.4 Experimento: regulación del nivel de llenado con un regulador I

Nota

Vaciar el depósito B102 antes de cada experimento.

Ajuste del software

El valor regulable del regulador I se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:

Y = Suma de las diferencias de regulación (e:sum) x Tiempo de detección (TA)/Tiempo de integración (Ti)

En concordancia con esta ecuación, puede observarse que el regulador Y varía rápidamente su valor si Ti es

pequeño; también se observa que el regulador Y varía lentamente su valor si Ti es grande. Debe tenerse la

seguridad de que Ti no llegue a ser igual a 0, ya que en ese caso Y no estaría definido.

Cambiar en el software a «Regulador I»

El valor físico del valor nominal depende del tamaño del depósito, es decir, depende de si se trabaja con

litros o milímetros.



– Ajuste, uno tras otro, los valores que constan en la siguiente tabla y realice el experimento.

– Apunte sus observaciones en el espacio previsto para ello en la tabla.


N° Valor

nominal «w»

físico

Valor nominal

«w»

(normalizado)

Tiempo de

integración Ti

Magnitud

perturbadora «z»

Válvula manual

V103

1 – 0,3 1 10 % abierta

2 – 0,3 0,5 10 % abierta

3 – 0,3 0,1 10 % abierta

Nota

En un equipo real, es posible que no se produzca una regulación y surja una oscilación constante.

Ejemplo de solución de una regulación del nivel de llenado con un regulador I



Tareas

– ¿Qué efecto tiene el tiempo de integración?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

– ¿Qué se puede afirmar en relación con la diferencia de regulación?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

4.2.5 Experimento: regulación del nivel de llenado con un regulador PI (partes P y I en paralelo)

Para aprovechar las ventajas que ofrece un regulador P y un regulador I, se combinan ambos. Esta

combinación puede obtenerse de dos maneras:

kp = 1

kp

En la combinación del lado izquierdo, los reguladores están conectados en paralelo, mientras que en la

combinación del lado derecho, la conexión es en serie. En la industria se utiliza la combinación del lado

derecho, según la norma DIN 19226.

Nota

Vaciar el depósito B102 antes de cada experimento.

– Ajuste, uno tras otro, los valores que constan en la tabla para el regulador PI (DIN) y realice los

experimentos.

– Anote sus observaciones en el espacio previsto para ello en la tabla.




N° Valor nominal

«w»

(normalizado)

Amplificación

kp

Tiempo de

reajuste Tn

Magnitud

perturbadora «z»

Válvula manual

V103

1 0,5 l 00,5 1 s 10 % abierta

2 0,5 l 1 1 s 10 % abierta

3 0,5 l 3 1 s 10 % abierta

4 0,5 l 3 0,1 s 10 % abierta

Ejemplo de solución de la regulación del nivel de llenado con regulador PI

Tareas

– ¿Qué se puede afirmar sobre el tiempo de reajuste Tn?

_________________________________________________________________________________________

– ¿Qué se puede afirmar sobre la diferencia de regulación?

_________________________________________________________________________________________

Con CD-ROM€¦ · Utilización prevista y convenida El equipo y el correspondiente manual de...

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