UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BAHÍA DE BANDERAS PORTAFOLIO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE PROGRAMA EDUCATIVO TSU EN MANTENIMIENTO

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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BAHÍA DE BANDERAS PORTAFOLIO DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE PROGRAMA EDUCATIVO ASIGNATURA SISTEMAS NEUMÁTICOS ACADEMIA ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA FECHA DE ELABORACIÓN 15/03/2011 U N I V E R S I D A D T E C N O L Ó G I C A D E B A H Í A D E B A N D E R A S ORGANISMO PÚBLICO DESCENTRALIZADO DEL GOBIERNO DEL ESTADO DE NAYARIT Boulevard Nayarit No. 65 Poniente, Nuevo Vallarta, Nayarit, C.P

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN OBJETIVO DE LA ASIGNATURA COMPETENCIA A LA QUE CONTRIBUYE DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS ACTIVIDADES POR UNIDAD TEMÁTICA RÚBRICAS DE LAS ACTIVIDADES... 6 Actividad 1. Conversión de unidades... 6 Actividad 2. Conceptos básicos de neumática... 7 Actividad 3. Compresores neumáticos... 8 Actividad 4. Evaluación Primer Parcial... 9 Actividad 5. Mantenimiento de compresores neumáticos Actividad 6. Preparación de aire comprimido Actividad 7. Distribución de aire comprimido Actividad 8. Lógica secuencial basada en dispositivos neumáticos Actividad 9. Interacción de dispositivos electrohidráulicos y dispositivos de control programables Actividad 10. Lógica de control hibrida utilizando PLC s AUTORES

3 1. INTRODUCCIÓN Al igual que los sistemas neumáticos, los sistemas hidráulicos son elementos de potencia y de control ampliamente utilizados en sistemas de producción en la actualidad. Dichos sistemas permiten realizar tareas de fuerza y precisión en un menor tiempo y con un menor de esfuerzo, comparado con actividades similares realizadas por el hombre. Sin duda alguna estos sistemas forman parte de nuestra vida cotidiana, en casa, en el trabajo, en el supermercado, etc., sin embargo el estudio y análisis de su dinámica durante el transcurso de esta asignatura dará al alumno capacidad de análisis y modelado, con el fin proponer soluciones integrales a problemas críticos. Respecto a las actividades, los tiempos para entrega y criterios de evaluación se harán de acuerdo a la siguiente tabla: Fecha de entrega Evaluación a) Entrega en tiempo y forma Ordinario con base 10 de calificación. b) Entrega a los 3 días hábiles posteriores a la fecha del inciso a) Ordinario con base 9 de calificación. c) Entrega posterior a la indicada en el inciso b). No será tomada en cuenta para la evaluación ordinaria. Para acreditar cada unidad, el alumno deberá obtener una calificación de al menos 6 en el examen correspondiente a la unidad. En caso de que el alumno no obtenga una calificación aprobatoria en la unidad, éste deberá presentar las actividades no acreditadas o el examen correspondiente en las evaluaciones remediales, extraordinarias o de última asignatura en las fechas que el profesor titular establezca. 2

4 2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará sistemas neumáticos para la generación, distribución y trabajo del aire comprimido en los procesos y operaciones de la industria, mediante el empleo de diagramas, manuales del fabricante y normas de seguridad. 3. COMPETENCIA A LA QUE CONTRIBUYE Gestionar las actividades de mantenimiento mediante la integración del plan maestro, para garantizar la operación y contribuir a la productividad de la organización UNIDADES TEMÁTICAS 4. DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS HORAS PRÁCTICAS TEÓRICAS TOTALES I. PRINCIPIOS DE LA NEUMÁTICA II. COMPRESORES III. PREPARACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO IV. CIRCUITOS NEUMÁTICOS V. CIRCUITOS ELECTRO- NEUMÁTICOS Totales

5 5. ACTIVIDADES POR UNIDAD TEMÁTICA Unidad Temática 1. Principios de neumática ACTIVIDAD SEMANA DE ENTREGA NOMBRE DE LA ACTIVIDAD VALOR (%) 1 2 Conversión de unidades Conceptos básicos de neumática Evaluación primera unidad 40 Unidad Temática 2. Compresores ACTIVIDAD SEMANA DE ENTREGA NOMBRE DE LA ACTIVIDAD VALOR (%) 3 5 Compresores neumáticos Mantenimiento de compresores neumáticos 60 Unidad Temática 3. Preparación y distribución de aire comprimido ACTIVIDAD SEMANA DE ENTREGA NOMBRE DE LA ACTIVIDAD VALOR (%) 6 7 Preparación de aire comprimido Distribución de aire comprimido 60 Unidad Temática 4. Circuitos neumáticos SEMANA DE ACTIVIDAD ENTREGA 8 10 NOMBRE DE LA ACTIVIDAD Lógica secuencial basada en dispositivos neumáticos VALOR (%) 4

6 Unidad Temática 5. Circuitos electro neumáticos ACTIVIDAD SEMANA DE ENTREGA 9 12 NOMBRE DE LA ACTIVIDAD VALOR (%) Interacción de dispositivos electro neumáticos y dispositivos de control programables Lógica de control hibrida utilizando PLC s 60 5

7 6. RÚBRICAS DE LAS ACTIVIDADES ACTIVIDAD 1. CONVERSIÓN DE UNIDADES Resolver problemas relacionados con la conversión de unidades estándar y métricas en neumática Longitud Área Volumen Fuerza Presión Vacio Velocidad Potencia Temperatura Peso Masa Laboratorio de ejercicios FORMA Deberá de entregarse el laboratorio de problemas en el cuaderno. Los reactivos deberán de estar escritos a lápiz y con letra legible. La entrega oportuna y correcta de este lab. Aportara cierto valor a su calificación final del parcial. **Actividad Individual** 6

8 ACTIVIDAD 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA Realizar una búsqueda de conceptos que permita identificar con claridad cada uno de éstos. A partir de la utilización de ejemplos prácticos muestre la aplicación de los conceptos, y además, realice ejercicios que permitan relacionar el concepto con sus unidades de medición. La búsqueda será acotada a los siguientes conceptos Caudal Presión Fuerza Gasto Área Flujo Volumen Aplicar el mismo criterio de búsqueda para las leyes relacionadas con los sistemas neumáticos Ley general de los gases Ley de Pascal Ley de Charles y Gay-Lussac Ley de Boyle-Mariotte Ley de Amonton Ley de Poisson Reporte de actividades FORMATO DE ENTREGA Práctica FORMA El reporte deberá de constar con la definición más simple de los conceptos mencionados, además de ejemplos básicos para una mejor comprensión. Deberán entregarse además problemas relacionados que permitan comprender los conceptos básicos de neumática **Actividad Individual** 7

9 ACTIVIDAD 3. COMPRESORES NEUMÁTICOS Describir e identificar la aplicación de los tipos de compresores neumáticos y su funcionamiento: Helicoidal Rotativo De émbolo o pistón Radial De tornillo Reporte de actividades FORMATO DE ENTREGA Práctica Entregar en un reporte en formato digital (pdf) no mayor a 5 cuartillas. No deberá contener portada. Los datos personales deberán de estar colocados en el encabezado o pie de página. Debe incluir imágenes que muestren de forma clara los conceptos y/o aplicaciones que se pretenden mostrar. 70 Diseño de experimento **Actividad por pareja** Deberá de llevarse a clase un ejemplo de compresor, sin importar el principio de funcionamiento. (Simulación, 30 video o dispositivo físicamente presente) 8

10 ACTIVIDAD 4. EVALUACIÓN PRIMER PARCIAL Evaluación presencial Examen escrito FORMATO DE ENTREGA Examen El examen está compuesto por una serie de reactivos los cuales son derivados de las actividades realizadas durante las sesiones anteriores. Contenido del examen: Conversión de unidades Principios neumáticos Leyes aplicadas a los sistemas neumáticos Principio de funcionamiento de los compresores neumáticos y su aplicación. **Actividad Individual** 9

11 ACTIVIDAD 5. MANTENIMIENTO DE COMPRESORES NEUMÁTICOS Realizar y documentar una búsqueda que permita identificar el procedimiento para el mantenimiento de compresores neumáticos. Se deberán describir los tipos de mantenimiento a compresores en función a su principio de funcionamiento (Pistón, membrana, tornillo helicoidal, multicelular, roots, radial, axial). Así como hacer un Schedule para la planeación de un mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo. Presentación de la búsqueda FORMATO DE ENTREGA Exposición por grupo Se evaluará de forma grupal la exposición, la cual deberá de contener 4 características básicas i) Información objetiva ii) Imágenes y videos iii) Ejemplos iv) Conclusiones Además se evaluará el formato de entrega de la presentación, la cual se deberá de realizar en un formato PDF, el fondo del texto e imágenes deberá de ser blanco. Todas las imágenes deberán de estar tituladas y numeradas. No deberá de presentar ningún efecto de transición. Los videos deberán de estar enlazados a la presentación. Como máximo cada presentación deberá contar con 30 palabras. **Actividad por equipo** 10

12 ACTIVIDAD 6. PREPARACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO 1. Documentar una búsqueda relacionada con la calidad del aire comprimido en un sistema hidráulico. Identificar los componentes para la preparación del aire comprimido: Unidad de mantenimiento Secadores Enfriador Filtros Unidad FRL Explicar de forma detalla (utilizar diagramas de flujo) la secuencia de operación de una unidad de mantenimiento de aire comprimido, incluyendo operaciones de Filtrado Humedad Lubricación Regulación de la presión Indicar como se realiza una selección de elementos para la preparación de aire comprimido Unidad de mantenimiento Secadores Enfriador Filtros Unidad FRL 2. Distribución de aire comprimido Documentar una búsqueda que permita identificar los componentes usuales en los circuitos de distribución de aire comprimido (tuberías, trampas, válvulas de drenado y accesorios de conexión). Identificar las tablas y métodos para el cálculo de tuberías, perdidas y consumo del aire. Distinguir las principales configuraciones de tendido de tubería para la distribución del aire comprimido e indicar las diferencias entre los tipos de materiales de la tubería para su distribución. Presentación de la investigación FORMATO DE ENTREGA Exposición Se evaluará de forma grupal la exposición, la cual deberá de contener 4 características básicas v) Información objetiva vi) Imágenes y videos vii) Ejemplos viii) Conclusiones 11

13 Además se evaluará el formato de entrega de la presentación, la cual se deberá de realizar en un formato PDF, el fondo del texto e imágenes deberá de ser blanco. Todas las imágenes deberán de estar tituladas y numeradas. No deberá de presentar ningún efecto de transición. Los videos deberán de estar enlazados a la presentación. Como máximo cada presentación deberá contar con 30 palabras. **Actividad por equipo** 12

14 ACTIVIDAD 7. DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO Diseñar una línea de distribución de aire comprimido que contenga: Calculo de tubería Trampas Válvulas de drenado Accesorios necesarios de conexión Mostrar en un draft la obtención de las magnitudes a partir de los cálculos de diámetros de tuberías, perdidas de presión y capacidad de flujo de una línea de distribución de aire comprimido. Mostrar la aplicación de una configuración en red para distribución de aire comprimido, acorde a las condiciones y necesidades del lugar. Reporte y diseño de experimento FORMATO DE ENTREGA Práctica La actividad deberá de ser entregada en forma presencial, el correcto funcionamiento de las condiciones especificadas garantiza el porcentaje acreditado para esta actividad. **Actividad Individual** 13

15 ACTIVIDAD 8. LÓGICA SECUENCIAL BASADA EN DISPOSITIVOS NEUMÁTICOS Solucionar problemas de control secuencial clásico utilizando el método de desarrollo intuitivo, sin utilizar dispositivos de control programables. Por ejemplo: Se desea controlar 2 pistones de doble efecto, se desea controlar la siguiente secuencia para dichos pistones P1+ P2+ P1- P2- Donde + indica extensión del pistón y indica retracción del pistón. Para lograr este comportamiento deseado puede hacer uso de sensores de carrera, los cuales le generaran estados conocidos que facilitaran controlar este pequeño sistema. Utilice un elemento (palanca) de entrada para iniciar la especificación de control. Reporte de Control neumático FORMATO DE ENTREGA Práctica La actividad deberá de ser entregada en forma presencial, el correcto funcionamiento de las condiciones especificadas garantiza el porcentaje acreditado para esta actividad. **Actividad individual** 14

16 ACTIVIDAD 9. INTERACCIÓN DE DISPOSITIVOS ELECTROHIDRÁULICOS Y DISPOSITIVOS DE CONTROL PROGRAMABLES Utilizar un controlador lógico programable (PLC) como dispositivo principal de control para elementos electros neumáticos. Utilice Botoneras, lámparas piloto y elementos electro neumáticos para representar la siguiente condición de control. Mediante la utilización de un temporizador virtual a través de PLC controlar la activación de 3 pistones de simple efecto. i) El primer pistón deberá de activarse una vez que un pulsador ha estado presionado durante 20 segundos. Si el pulsados conectado al PLC dura menos de ese tiempo, el temporizador deberá de reiniciarse. ii) El segundo pistón deberá de ser activado siempre y cuando los 3 pulsadores están activados. Cuando al menos uno de ellos ha sido desactivado el pistón deberá de regresar a su estado de reposo El tercer pistón deberá de activarse (extenderse) si el tercer pulsados ha sido presionado. El pistón deberá de permanecer extendido hasta que el pulsador vuelva a ser pulsado. FORMATO DE ENTREGA Práctica Reporte de Control neumático La actividad deberá de ser entregada en forma presencial, el correcto funcionamiento de las condiciones especificadas garantiza el porcentaje acreditado para esta actividad. **Actividad individual** 15

17 ACTIVIDAD 10. LÓGICA DE CONTROL HIBRIDA UTILIZANDO PLC S Utilizar un controlador lógico programable para realizar acciones de control electro neumático. La condición de control se especifica en el siguiente sistema real. 1. Se desea representar el comportamiento de una guillotina tipo industrial aplicada a corte de papel periódico. Estos sistemas cumplen con el requisito de seguridad Hands free las cuales garantizan el operador no tiene las manos sobre la cortadora. La condición de operación o corte de la guillotina se basa en la siguiente combinación de factores. a) La hoja cortadora se activa siempre y cuando ambos botones (de seguridad) son presionados antes de que un tiempo menor a.5 segundos ha transcurrido. Si esta condición es True la guillotina deberá de bajar y cortar el material que se encuentre colocado sobre la plancha. b) En caso de que la activación de los pulsadores se logra después de los.5 segundos, la hoja no deberá de realizar ninguna acción. Y será necesario reiniciar el sistema soltando ambos pulsadores. Es decir que si ambos botones están liberados indica que el sistema esta reiniciado. c) Una vez que se ha cortado el material, la forma de regresar la hoja a su estado inicial es liberando uno o ambos pulsadores de seguridad. Para representar este sistema, utilice dispositivos eléctricos y electro neumáticos FORMATO DE ENTREGA Práctica Diseño La actividad deberá de ser entregada en forma presencial, el correcto funcionamiento de las condiciones especificadas garantiza el porcentaje acreditado para esta actividad. **Actividad individual** 16

18 7. AUTORES MSc. Alejandro Piñón Rubio M.B.A. Luis Martin Dibene Arriola. Ing. Víctor Messina López Ing. Julio Cesar Ortiz Tovar REVISÓ VALIDÓ AUTORIZÓ ING. VÍCTOR MESSINA LÓPEZ PRESIDENTE DE ACADEMIA DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA ING. LUIS OCTAVIO GALLARDO ARCEGA DIRECTOR RESPONSABLE DE LA ACADEMIA ING. JUAN GABRIEL ÁVALOS LEMUS SECRETARIO ACADÉMICO FECHA: 23-Marzo-2011 FECHA: 06-Abril-2011 FECHA: F09-Mayo-2011HA: 17