Subido por josue lazo

Proyecto final de hidraulica y neumatica

Anuncio
Escuela de Ingeniería Mecatrónica Grupo B IMTN-02.
Hidráulica y Neumática 2017.
Tarea significativa sobre dispensador de botellas desde una bodega
Asesor:
Ing. René Hernández
Integrantes:
-
ALFARO MEJÍA, BRANDON JOSUÉ
-
ALFARO MEJÍA, BRANDON JOSUE
-
BARRIERE GERTRUDIS, MANUEL ERNESTO
-
CALDERON MADRID, DANIEL EDUARDO
-
MEJIA CHICAS, MAURICIO ENRIQUE
-
MIRANDA MENDEZ, GABRIEL
-
LAZO RODRIGUEZ, JOSUE STANLEY
-
LOPEZ PACHECO, LUIS NAPOLEON
-
ROSALES OLIVARES, KARLA GERALDINA
-
SURIA CUELLAR, JOSE DANIEL
Santa Tecla, Miércoles 07 de Junio de 2017
INDICE
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3
OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 4
Objetivo general: ............................................................................................................................. 4
Objetivos específicos:...................................................................................................................... 4
ELABORACIÓN DE DIAGRAMA DE SIMULACIÓN ................................................................................. 6
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y EXPLICACIÓN DEL CIRCUITO NEUMÁTICO. ............................... 7
DIAGRAMA DE ESTADO Y DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO (SECUENCIA) ...................................... 8
CÁLCULOS ............................................................................................................................................ 9
CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 12
ANEXOS ............................................................................................................................................. 13
HOJA TECNICA DE LOS ELEMENTOS SELECCIONADOS .................................................................. 14
COTIZACION .................................................................................................................................. 21
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 2
INTRODUCCIÓN
En el trabajo de Hidráulica y Neumática se buscará mostrar la aplicación del área
de la neumática en la vida cotidiana. Esto mediante el desarrollo de un
dispensador de botellas desde una bodega y colocadas en una caja de tres en tres
en línea. El proyecto comprende el uso de cilindros y válvulas neumáticas que se
escogerán por medio de cálculos numéricos tomando en cuenta la fuerza que
pueden realizar los cilindros así como el diámetro de estos y de las botellas.
A lo largo de este reporte se mostrará el circuito neumático utilizado realizando
previamente la simulación, en el respectivo programa usado a lo largo de este
módulo, el cual deberá de realizar el proceso mencionado anteriormente, la lista
de materiales utilizados así como el presupuesto de estos, los cálculos utilizados
para escoger dichos materiales y las conclusiones obtenidas al finalizar este
proyecto de gran importancia para la aplicación de la neumática en la vida
cotidiana y el proceso a llevar a cabo para el desarrollo de esta área.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 3
OBJETIVOS
Objetivo general:
- Diseñar un sistema de dispensado de botellas y su empacado en cajas de a tres
en línea.
Objetivos específicos:
- Dibujar y analizar el diagrama neumático presentado en el proyecto.
- Simular el proceso presentado en el diagrama y verificar su funcionamiento.
- Elaborar una hoja técnica de cada uno de los elementos seleccionados en el
diagrama neumático.
- Presentar un presupuesto para construir la parte neumática de la máquina.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 4
Dispensador de botellas desde una bodega y colocadas en una caja de tres
en tres en línea.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 5
ELABORACIÓN DE DIAGRAMA DE SIMULACIÓN
3B13B23B3
1B21B31B1
B1
A1
1 V5
1 V8
1 V6
1 V9
4
1 V4
4
2B1
C1
2
1 V7
2
2
1
1 V3
5
1
1
5
3
1
3
2
2
1
1
2
2
2
1
1B2
2
1
1B1
1
3
1
3B3
3B1
2
3B2
3
1
3
3
3
1B3
1
3
1V 10
4
5
2
1 V1
2
1
3
2
2B1
1
3
1
1 V2
2
12
2
0.3
3
1
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
S1
1
3
Página 6
3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y EXPLICACIÓN DEL
CIRCUITO NEUMÁTICO.
Problema:
Por medio de un sistema neumático desarrollar una maquina dispensadora de
botellas que las transporte desde una bodega hasta el lugar de empaquetado en
donde serán fácilmente manipuladas por el usuario.
Estas acciones serán desencadenadas por medio del uso de cilindros neumáticos
de doble efecto y por medio de válvulas que permitan su funcionamiento.
Funcionamiento:
El sistema transportador y empacador estará conformado por tres estaciones
principales; en la primera estación se encuentra el primer cilindro que realizará un
movimiento repetitivo desde su posición final anterior hasta su posición final
posterior tres veces por cada vez que el botón de iniciación sea presionado, de
esta manera en el diseño del circuito se colocó un timer con la finalidad de realizar
el proceso de una forma sincronizada y con una secuencia constante y apertura
de válvulas reguladoras de caudal (1V8 Y 1V9) a un 5% .De esta forma el cilindro
permitirá el paso de solamente tres botellas hacia la segunda estación por medio
de una banda transportadora. Simultáneamente el segundo cilindro en la siguiente
estación estará realizando el mismo movimiento con la excepción de que
empezará en la posición opuesta al primer cilindro, es decir, cuando el primer
cilindro está en su posición final posterior, el segundo cilindro estará en su
posición final anterior. Este cilindro servirá para posicionar las botellas de forma
adecuada antes de enviarse a la última estación en donde serán finalmente
empacados. El empaquetado será llevado a cabo por el último cilindro que estará
en su posición final posterior y no cambiará de posición hasta que las tres botellas
en cuestión hayan sido todas depositadas.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 7
DIAGRAMA DE ESTADO Y DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO
(SECUENCIA)
Diagrama de estado.
Denominación de componentes
Cilindro doble ef ecto
0
100
80
60
40
20
Cilindro doble ef ecto
100
80
60
40
20
Cilindro doble ef ecto
100
80
60
40
20
2
4
Diagrama de secuencia.
3B1
S1
3B2
6
8
10
12
S1
v
A+ B- C1B2-3B2
A- B+ vvC+ A- B- C+
S1- 1B3
1B3
1B2
Play
A+ B+ C+ A- B- C+ A+ B+ C+ A- B- C-
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 8
14
CÁLCULOS
PRIMER CILINDRO:
DATOS GERNERALES
DATOS DE BOTELLA
DATOS DE CILINDRO
Diámetro………………….3pulg…………………..7.62cm. Carrera………………...250mm……………….25cm.
Alto………………………….9pulg…………………..22.86cm. Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Contenido…………………750ml………………….0.75kg.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
FUERZA DE AVANCE
𝒇𝒏 = 𝒑 ∗ 𝑨 − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟔𝟎𝑵/𝒄𝒎𝟐 )(𝟐. 𝟓𝟔𝝅) − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟏𝟓𝟑. 𝟔𝑵) − (𝟏𝟓𝟑. 𝟔 ∗ 𝟎. 𝟏)
𝒇𝒏 = 𝟏𝟑𝟖. 𝟐𝟒𝑵
VOLUMEN DE AVANCE
𝑽 = 𝝅/𝟒 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝒄𝒂𝒓𝒓𝒆𝒓𝒂
𝑽 = 𝝅/𝟒 ∗ 𝟑. 𝟐𝟐 ∗ 𝟐𝟓𝒄𝒎
𝑽 = 𝟐𝟎𝟏. 𝟎𝟔𝒄𝒎𝟑
𝑽𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟐𝟎𝟏. 𝟎𝟔 + 𝟏𝟓𝟎. 𝟕𝟗
𝑽 = 𝟑𝟓𝟏. 𝟖𝟓𝒄𝒎𝟑
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
FUERZA DE RETROCESO
𝑓𝑛 = 𝑝 ∗ 𝐴´ − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (60𝑁/𝑐𝑚2 )(𝜋(1.62 − 0.82 ) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (60𝑁/𝑐𝑚2 )(1.92𝜋) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (361.91𝑁) − (361.91 ∗ 0.1)
𝑓𝑛 = 325.719𝑁
CONSUMO DE AIRE
VOLUMEN DE RETROCESO
𝑉 = 𝜋/4 ∗ 𝐷 2 − 𝑑2 ∗ 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎
𝑉 = 𝜋/4 ∗ 3.22 − 1.62 ∗ 25𝑐𝑚
𝑉 = 7.68/4𝜋 ∗ 25
𝑉 = 150.79𝑐𝑚3
CAUDAL
𝑄 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛/𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑄 = 351.85𝑐𝑚3 /4𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 87.9625𝑐𝑚3 /𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 5.27lt/𝑚𝑖𝑛
Página 9
SEGUNDO CILINDRO:
DATOS GERNERALES
DATOS DE BOTELLA
DATOS DE CILINDRO
Diámetro………………….3pulg…………………..7.62cm. Carrera………………...20mm……………….0.2cm.
Alto………………………….9pulg…………………..22.86cm. Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Contenido…………………750ml………………….0.75kg.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
FUERZA DE AVANCE
𝒇𝒏 = 𝒑 ∗ 𝑨 − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟔𝟎𝑵/𝒄𝒎𝟐 )(𝟐. 𝟓𝟔𝝅) − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟏𝟓𝟑. 𝟔𝑵) − (𝟏𝟓𝟑. 𝟔 ∗ 𝟎. 𝟏)
𝒇𝒏 = 𝟏𝟑𝟖. 𝟐𝟒𝑵
VOLUMEN DE AVANCE
FUERZA DE RETROCESO
𝑓𝑛 = 𝑝 ∗ 𝐴´ − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (60𝑁/𝑐𝑚2 )(𝜋(1.62 − 0.82 ) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (60𝑁/𝑐𝑚2 )(1.92𝜋) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (361.91𝑁) − (361.91 ∗ 0.1)
𝑓𝑛 = 325.719𝑁
CONSUMO DE AIRE
VOLUMEN DE RETROCESO
= 𝜋/4 ∗ 𝐷 2 − 𝑑2 ∗ 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎
= 𝜋/4 ∗ (3.22 − 1.62 ) ∗ 20𝑐𝑚
= 7.68/4𝜋 ∗ 20
= 120.63𝑐𝑚3
𝑽 = 𝝅/𝟒 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝒄𝒂𝒓𝒓𝒆𝒓𝒂
𝝅
𝑽 = ∗ 𝟑. 𝟐𝟐 ∗ 𝟐𝟎𝒄𝒎
𝟒
𝑽 = 𝟏𝟔𝟎. 𝟖𝟒𝒄𝒎𝟑
𝑉
𝑉
𝑉
𝑉
𝑽𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟔𝟎. 𝟖𝟒 + 𝟏𝟐𝟎. 𝟔𝟑
𝑽 = 𝟐𝟒𝟏. 𝟒𝟕𝒄𝒎𝟑
CAUDAL
𝑄 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛/𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑄 = 241.47𝑐𝑚3 /4𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 60.3775𝑐𝑚3 /𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 3.62lt/𝑚𝑖𝑛
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 10
TERCER CILINDRO (CONTACTO DIRECTO CON LA BOTELLA):
DATOS GERNERALES
DATOS DE BOTELLA
DATOS DE CILINDRO
Diámetro………………….3pulg…………………..7.62cm. Carrera………………...150mm……………….15cm.
Alto………………………….9pulg…………………..22.86cm. Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Contenido…………………750ml………………….0.75kg.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
FUERZA DE AVANCE
𝒇𝒏 = 𝒑 ∗ 𝑨 − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟓𝟗. 𝟏𝟒𝑵/𝒄𝒎𝟐 )(𝟐. 𝟓𝟔𝝅) − 𝒇𝒓
𝒇𝒏 = (𝟒𝟕𝟓. 𝟔𝟑𝑵) − (𝟒𝟕𝟓. 𝟔𝟑 ∗ 𝟎. 𝟏)
𝒇𝒏 = 𝟒𝟐𝟖. 𝟎𝟔𝟕𝑵
VOLUMEN DE AVANCE
FUERZA DE RETROCESO
𝑓𝑛 = 𝑝 ∗ 𝐴´ − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (59.14𝑁/𝑐𝑚2 )(𝜋(1.62 − 0.82 ) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (59.14𝑁/𝑐𝑚2 )(1.92𝜋) − 𝑓𝑟
𝑓𝑛 = (356.72𝑁) − (356.72 ∗ 0.1)
𝑓𝑛 = 321.048𝑁
CONSUMO DE AIRE
VOLUMEN DE RETROCESO
= 𝜋/4 ∗ 𝐷 2 − 𝑑2 ∗ 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎
= 𝜋/4 ∗ (3.22 − 1.62 ) ∗ 15𝑐𝑚
= 7.68/4𝜋 ∗ 15
= 90.47𝑐𝑚3
𝑽 = 𝝅/𝟒 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝒄𝒂𝒓𝒓𝒆𝒓𝒂
𝝅
𝑽 = ∗ 𝟑. 𝟐𝟐 ∗ 𝟏𝟓𝒄𝒎
𝟒
𝑽 = 𝟏𝟐𝟎. 𝟔𝟑𝒄𝒎𝟑
𝑉
𝑉
𝑉
𝑉
𝑽𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟐𝟎. 𝟔𝟑 + 𝟗𝟎. 𝟒𝟕
𝑽 = 𝟐𝟏𝟏. 𝟏𝒄𝒎𝟑
CAUDAL
𝑄 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛/𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑄 = 211.1𝑐𝑚3 /2𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 105.55𝑐𝑚3 /𝑠𝑒𝑔
𝑄 = 6.33 t/𝑚𝑖𝑛
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 11
CONCLUSIONES
- Mediante el conocimiento de conceptos básicos de neumática se pueden llevar a
cabo proyectos de mucha relevancia en la vida cotidiana.
- La interpretación y planteamiento de problemas neumáticos es de gran
importancia para el desarrollo de proyectos en el área de mecatrónica.
- Elaborar un presupuesto de materiales puede generar ahorro al realizar un
proyecto y puede facilitar el construir la parte neumática de la maquinaria.
- El proyecto realizado en este módulo, será una base para futuras asignaturas
que se cursarán que tengan en su contenido el uso de válvulas y cilindros
neumáticos además creará el saber interpretar el funcionamiento de circuitos sin
realizar la simulación de estos.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 12
ANEXOS
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 13
HOJA TECNICA DE LOS ELEMENTOS SELECCIONADOS
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Cilindro de doble efecto ESNU
SEGUNDO CILINDRO
UNIDADES DE USO
FUERZA DE RETROCESO 325.719𝑁
FUERZA DE AVANCE 𝟏𝟑𝟖. 𝟐𝟒𝑵
CONSUMO DE AIRE
VOLUMEN DE AVANCE 160.84cm3
VOLUMEN DE RETROCESO 120.63𝑐𝑚3
CAUDAL 3.62lt/𝑚𝑖𝑛
DESCRIPCIÓN GENERAL
DATOS DE CILINDRO
Carrera………………...20mm……………….0.2cm.
Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 14
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Cilindro de doble efecto ESNU
PRIMER CILINDRO
UNIDADES DE USO
FUERZA DE RETROCESO 325.719N
FUERZA DE AVANCE 𝟏𝟑𝟖. 𝟐𝟒𝑵
CONSUMO DE AIRE 𝟐𝟎𝟏. 𝟎𝟔𝒄𝒎𝟑
VOLUMEN DE AVANCE
VOLUMEN DE RETROCESO 150.79cm3
CAUDAL 5.27lt/𝑚𝑖𝑛
DESCRIPCIÓN GENERAL
DATOS DE CILINDRO
Carrera………………...250mm……………….25cm.
Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 15
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Cilindro de doble efecto ESNU
TERCER CILINDRO(CONTACTO DIRECTO CON LA BOTELLA)
UNIDADES DE USO
FUERZA DE RETROCESO 321.048𝑁
FUERZA DE AVANCE 𝟒𝟐𝟖. 𝟎𝟔𝟕𝑵
CONSUMO DE AIRE
VOLUMEN DE AVANCE 𝟏𝟐𝟎. 𝟔𝟑𝒄𝒎𝟑
VOLUMEN DE RETROCESO 90.47𝑐𝑚3
CAUDAL 6.33 t/𝑚𝑖𝑛
DESCRIPCIÓN GENERAL
DATOS DE CILINDRO
Carrera………………...150mm……………….15cm.
Émbolo………………….32mm………………..3.2cm.
Vástago………………...16mm…………………1.6cm.
Fuerza Neta……………483N.
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 16
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Valvula Mecanica Piloteada Doble por aire 5/2 de 1/8
DESCRIPCIÓN GENERAL
Presión de funcionamiento 2 ... 10 bar Temperatura ambiente 20 ... 60 °C Conexión neumática
1 Placa base, G1/4 Caudal nominal normal 400 ... 950 l/min Prevención y protección contra la
explosión ATEX, categoría gas II 2G, ATEX, categoría polvo II 2D, Tipo de protección contra
explosión, categoría gas c T6, Ex ia IIC T6 X, Tipo de protección contra explosión, categoría
polvo: c 40°C, Ex tD A21 IP65 T80° C X Conexión • Para el montaje directo en actuadores
giratorios, patrón de taladros según VDI/VDE 3845 (Namur) • Gran versatilidad a pesar de las
dimensiones compactas • Cuerpo robusto: • Tensión de funcionamiento de 12, 24, 42, 48 V
DC, 24, 42, 48, 110, 230, 240 V AC
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 17
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Valvula de Rodillo 3 Vias de 1/8 NPT, NC, MVMC-210-3R1-6A,
DESCRIPCIÓN GENERAL
Fluido Aire comprimido filtrado, con o sin lubricación Construcción Válvula de asiento,
servopilotada en un lado, con muelle de reposición Margen de presión Desde 350 hasta 800
kPa (desde 3,5 hasta 8 bar) Caudal nominal normal 1...2 120 l/min Fuerza de accionamiento
con 600 kPa (6 bar) 1,8 N Conexión QSML-1/8-4 para tubo flexible PUN 4 x 0,75
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 18
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Regulador de flujo a 90 grados de 1/8 NPT x 8mm manguera,
Sang-A
DESCRIPCIÓN GENERAL
Serie del
Fabricante
AS
Tipo
Escape
Tipo de Puerto de Entrada
Roscado
Tipo de Puerto de Salida
Roscado, Tubo
Puerto de Salida del Tubo
6mm
Mínima Presión de Salida
0.1MPa
Máxima Presión de Salida
1MPa
Género de la Rosca de Salida Roscada
Macho
Género de la Rosca de Entrada Roscada
Macho
Tamaño de la Rosca de Entrada Roscada
1/8 pulgadas
Tamaño de la Rosca de Salida Roscada
1/8 pulgadas
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 19
FICHA TÉCNICA DE PRODUCTO
DENOMINACIÓN DE COMPONENTE NEUMÁTICO
Valvula de boton 3/2 de 1/8 NPT
DESCRIPCIÓN GENERAL
NPT, NC, MVHF-3P, Mindman
Normalmente cerrada/abierta Muelle mecánico Posibilidad de funcionamiento con vacío
Servopilotaje neumático o accionamiento directo Aire de escape recuperable Con
enclavamiento (biestable) o sin enclavamiento (monoestable) Mu
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 20
COTIZACION
TAREA SIGNIFICATIVA 2017
Página 21
Descargar