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i
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
“JOSÉ LEONARDO CHIRINO”
PUNTO FIJO - ESTADO FALCÓN
DISEÑO DE UN BANCO DIDACTICO DE ENSAYOS NEUMATICOS PARA
EL LABORATORIO DE ENERGETICA (LAEN) DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO
EL SABINO - ESTADO FALCÓN
AUTOR:
Br. Naranjo P., Daniel J.
C.I. 20.553.709
Diciembre, 2012
ii
AGRADECIMIENTO
Primeramente a Dios por ser el motor de mi vida y quien me ha dado lo que tengo
hasta ahora. Por no haber dejado que me rindiera en ningún momento y por su
iluminación para salir adelante.
A mis padres, quienes han sido mis grandes guías para desenvolverme en cada
circunstancia de mi vida.
A mi tutora Académico, Ing. Ana Peña por sus aportes profesionales.
A todas los familiares y amistades, que de una manera u otra estuvieron presentes
en mi sueño.
Naranjo P., Daniel J.
iii
DEDICATORIA
A Dios nuestro supremo Dios, por dotarme de fortaleza, sabiduría e inteligencia
para seguir adelante venciendo cualquier obstáculo.
A mi madre Sandra del Rosario Pineda de Naranjo, que para mí ha sido un
ejemplo de mujer luchadora que da todo por sacar a su hijo adelante y muy en
especial a mi padre Ramón Esteban Lugo Naranjo que también ha contribuido con
mis logros.
Gracias, mil gracias a todos por darme su Amor, comprensión y amistad, los
quiero mucho que Dios los Bendiga.
Naranjo P., Daniel J.
iv
HOJA DEL JURADO
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO TITULADO:“DISEÑO DE UN BANCO
DIDACTICO DE ENSAYOS NEUMATICOS PARA EL LABORATORIO DE
ENERGETICA (LAEN) DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL
EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO EL SABINO -
ESTADO FALCÓN”.
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
BR. NARANJO P., DANIEL J. C.I. 20.553.709
PARA OPTAR AL TÍTULO DE T.S.U. EN: CONTROLES AUTOMÁTICOS
TUTOR ACADÉMICO: ING. ANA M. PEÑA C.
JURADO:
Tutor Académico C.I. Nº Firma
Jurado
C.I. Nº Firma
Jurado C.I. Nº Firma
v
APROBACIÓN DEL TUTOR
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO TITULADO:“DISEÑO DE UN BANCO
DIDACTICO DE ENSAYOS NEUMATICOS PARA EL LABORATORIO DE
ENERGETICA (LAEN) DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL
EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO EL SABINO -
ESTADO FALCÓN”.
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
BR. NARANJO P., DANIEL J. C.I. 20.553.709
PARA OPTAR AL TÍTULO DE T.S.U. EN: CONTROLES AUTOMÁTICOS
NOMBRE Y APELLIDO: _________________________________
V- C.I.: ________________________________________________
___________________________
Firma del Tutor
vi
NARANJO DANIEL. DISEÑO DE UN BANCO DIDACTICO DE ENSAYOS
NEUMATICOS PARA EL LABORATORIO DE ENERGETICA (LAEN) DE
LA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE
MIRANDA” COMPLEJO EL SABINO - ESTADO FALCÓN. TRABAJO
PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TITULO DE
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “JOSÉ LEONARDO
CHIRINO”. CONTROLES AUTOMATICOS. PUNTO FIJO-ESTADO FALCÓN.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA, DICIEMBRE, 2012.
RESUMEN
Las prácticas de laboratorio realizadas en bancos de prueba representan la toma
inicial de contacto por parte del alumnado con experiencias reales, en el caso de la
materia de instrumentación impartida en el área de ingeniería de la UNEFM
Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”, el laboratorio de
energética no cuenta con un equipo que complemente dicha materia, además del
hecho de que los laboratorios de esta casa de estudios son beneficiosos para sus
tesistas y pasantes, sino también para los de las carreras a nivel técnico. Por estas
razones y con fundamento en las necesidades presentes se llevó a cabo un estudio en
el Instituto Universitario de Tecnología “José Leonardo Chirino” denotado como el
diseño de un banco didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética
del complejo El Sabino. La investigación es de tipo holística; la población posee una
cantidad elevada de (3248) personas, tanto de personal profesional como del
alumnado de la casa de estudios y la muestra calculada fue de (356). La técnica
utilizada fue la observación directa contentiva de un cuestionario de diez (10) Ítem
que contienen preguntas cerradas relacionadas al tema de estudio, los resultados
obtenidos indicaron en altos porcentajes que la capacidad de enseñanza que tendría
un banco didáctico de neumática básica sería beneficioso en todos los aspectos
planteados. Una vez establecidas los parámetros del diseño se concluyó que es
fundamental el conocimiento de los fenómenos físicos para un completo
entendimiento de los fundamentos relativos a la instrumentación y control, materia
teórica que requiere la práctica de laboratorio contenido en esta investigación. Por
último se concluyó y recomendó algunas estrategias que se deben implementar.
.
Palabras Claves: Banco de Prueba, Neumática, Aire, Presión.
Correo Electrónico: [email protected]
vii
ÍNDICE GENERAL
pp.
AGRADECIMIENTO ii
DEDICATORIA iii
HOJA DE JURADO iv
APROBACIÓN DEL TUTOR v
RESUMEN vi
ÍNDICE GENERAL vii
ÍNDICE DE CUADROS ix
ÍNDICE DE GRÁFICOS x
ÍNDICE DE FIGURAS xi
INTRODUCCIÓN 1
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 2
1.1. Planteamiento del Problema. 3
1.2. Formulación de la Investigación. 4
1.3. Objetivos de la Investigación. 5
1.3.1. Objetivo General. 5
1.3.2. Objetivos Específicos. 5
1.4. Operacionalización de Variables. 6
1.5. Justificación de la Investigación. 7
1.6. Delimitación de la Investigación. 8
1.7. Limitación de la Investigación. 8
1.8. Diagrama Arborescente. 9
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 12
2.1. Antecedentes de la Investigación. 13
2.2. Bases Teóricas de la Investigación. 15
2.3. Bases Legales de la Investigación. 21
viii
2.4. Marco Conceptual. 22
III MARCO METODOLÓGICO 24
3.1. Tipo de Investigación. 25
3.1.1. Ciclo Holístico. 27
3.2. Diseño de la Investigación. 27
3.3. Línea de la Investigación. 31
3.4. Población y Muestra. 31
3.4.1. Población. 31
3.4.2. Muestra. 32
3.5. Técnicas e Instrumentos de Recopilar la Información. 33
3.6. Presentación y Análisis de los Resultados. 34
3.7. Discusión de los Resultados 44
CAPÍTULO IV PROPUESTA 45
4.1. Planteamiento de la Investigación. 46
4.2. Objetivos de la Investigación. 47
4.2.1. Objetivo General. 47
4.2.2. Objetivos Específicos. 47
4.2.3. Método Approach. 48
4.3. Estrategias y Acciones de la Investigación. 49
4.4. Justificación e Importancia de la Investigación. 54
4.5. Plan de Acción de la Investigación 57
CONCLUSIONES 86
RECOMENDACIONES 88
BIBLIOGRAFÍA 90
ANEXOS 92
ix
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1.Operacionalización de las Variables. 6
Cuadro 2. Descripción de la Población. 31
Cuadro 3. Resultados del Ítem Nº 1. 34
Cuadro 4. Resultados del Ítem Nº 2. 35
Cuadro 5. Resultados del Ítem Nº 3. 36
Cuadro 6. Resultados del Ítem Nº 4. 37
Cuadro 7. Resultados del Ítem Nº 5. 38
Cuadro 8. Resultados del Ítem Nº 6. 39
Cuadro 9. Resultados del Ítem Nº 7. 40
Cuadro 10. Resultados del Ítem Nº 8. 41
Cuadro 11. Resultados del Ítem Nº 9. 42
Cuadro 12. Resultados del Ítem Nº 10. 43
Cuadro 13. Método Approach 48
Cuadro 14. Plan de Acción. 57
Cuadro 15. Análisis de Costos del Sistema de Automatización. 85
x
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Pág.
Gráfico 1. Banco Didáctico Neumático. 34
Gráfico 2. Factor de conocimiento de actuadores. 35
Gráfico 3. Diagnóstico actual. 36
Gráfico 4. Funcionamiento Óptimo. 37
Gráfico 5. Operatividad 38
Grafico 6. Reportes y/o información. 39
Gráfico 7. Implementación y Prueba. 40
Gráfico 8. Beneficios a la UNEFM – El Sabino. 41
Gráfico 9. Accionamiento controlado de las cargas y operación. 42
Gráfico 10. Viabilidad del diseño. 43
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
pp.
Figura 1. Diagrama Arborescente. 9
Figura 2. Diagrama Arborescente parte Dos. 10
Figura 3. Diagrama Arborescente parte Tres. 11
Figura 4. Sistema de Suministro de Fluido. 18
Figura 5. Unidad de Mantenimiento. 18
Figura 6. Flujo de Energía y de las Señales. 20
Figura 7. Diagrama de Flujo de Energía y Señales. 20
Figura 8. Ciclo holístico de la Investigación. 27
Figura 9. Diagrama de Flujo del Diseño de la Investigación. 30
Figura 10. Símbolos del Banco didáctico de Circuitos Neumáticos Básicos. 50
Figura 11.Otros Símbolos del Banco didáctico de Circuitos Neumáticos Básicos. 51
Figura 12.Simbología de Circuito Neumático. 51
Figura 13.Parámetros del Diseño del Banco Didáctico 58
Figura 14. Entrenador Neumático Industrial NI-JDM-100 60
Figura 15. Cilindro Accionador de Doble Acción 61
Figura 16. Cilindro Accionador de Simple Acción 61
Figura 17. Componentes de Neumática Carnozzi 62
Figura 19. Kit de Conectores y Tuberías Sang A 63
Figura 20. Sistema Modular de Estaciones de Trabajo 64
Figura 21.Cajones bloqueables 65
Figura 22. Bastidores de Montaje ER/A4 65
Figura 23.Tipos de placas perfiladas de los bastidores 67
Figura 24.Compresor Festo 68
Figura 25.Manual de Trabajo Festo 69
Figura 26.Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador (NC) 69
Figura 27.Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador (NA) 70
Figura 28.Válvula de 5/2 vías con interruptor manual 70
Figura 29.Válvula de 3/2 vías con interruptor Selector (NC) 70
xii
Figura 30.Válvula de 3/2 vías accionada por rodillo, cerrada en reposo 71
Figura 31.Detector de proximidad neumático, con fijación para cilindro 71
Figura 32.Temporizador Neumático, Normalmente Cerrado 71
Figura 33.Válvula de Secuencia 72
Figura 34.Válvula de 3/2 vías accionadas por un lado 72
Figura 35.Válvula de 3/2 vías accionadas por un lado 73
Figura 36.Escape Rápido 73
Figura 37.Regulador de Flujo Unidireccional 73
Figura 38. Cilindro de Simple efecto 74
Figura 39. Cilindro de Doble efecto 74
Figura 40. Válvula de interrupción con filtro y regulador 74
Figura 41. Manómetro 74
Figura 42.Distribuidor de Aire 75
Figura 43.Mando directo de un cilindro de simple efecto 80
Figura 44. Mando directo de un cilindro de simple efecto 81
Figura 45. Mando Indirecto de un cilindro doble efecto con válvulas biestable 81
Figura 46. Mando Indirecto cilindro simple efecto con válvulas monoestable 82
Figura 47. Movimientos cíclicos de cilindros con fines de carrera. 83
INTRODUCCIÓN
La tecnología es una protagonista de los procesos evolutivos, que da respuestas
claras a necesidades diversas, mediante la construcción de una gran variedad de
objetos, máquinas y herramientas, así como el perfeccionamiento en su fabricación y
distintos modos de emplearlos.
Los procedimientos técnicos están presentes cuando se buscan soluciones óptimas,
en otras palabras, cuando se desea obtener resultados concretos; generando
consecuencias a nivel científico y social.
En los estudios superiores, los aportes prácticos son optativos de acuerdo a los
requerimientos de algunas materias y de la disponibilidad de equipos, esto porque el
rapidísimo avance hace que se evolucione continuamente.
Las diferentes técnicas de medición y control son parte del aporte de los controles
automáticos al progreso industrial, pues es, parte fundamental de todos los
procedimientos evaluativos.
Por lo antes expuesto, invertir entonces en equipos diseñados para el control de
variables es una contribución positiva que se incrementaría de valor si es empleado en
la preparación formativa profesional de cualquier persona. Se propone entonces para
beneficio de los estudiantes de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda”, Complejo El Sabino, el diseño de un banco didáctico de ensayos
neumáticos para el laboratorio de energética de esa casa de estudios; contribución que
apoyará precisamente el continuo desarrollo que debe ser parte de las carreras
inventivas.
En la actual investigación se despliegan los siguientes capítulos: El Capítulo I, el
problema, integrado por el planteamiento y formulación del problema a investigar, al
igual que los objetivos de investigación, la operacionalización de las variables, la
justificación, delimitación, limitación y diagrama arborescente. El Capitulo II, que
comprende el marco metodológico, comenzando con los antecedentes de la
investigación, luego bases teóricas y bases legales, terminando con el marco
conceptual. En el Capítulo III, marco metodológico en donde se describe el tipo y
2
diseño de investigación, la población y muestra, las técnicas e instrumentos,
presentación y análisis de la información. El Capítulo IV, que incluye propiamente el
diseño, con un planteamiento del problema, objetivo tanto general como específicos,
estrategias y acciones de la investigación, justificación y plan acción (con el método
Approach). Por último, las conclusiones, recomendaciones, la bibliografía y los
anexos.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
4
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del Problema
Cubrir las exigencias especiales que impliquen un aprendizaje eficaz debe estar
conformado con un equipamiento de visión, sistematización, inspección y control,
que solo se logra analizando las necesidades planteadas en cada época y donde el
avance sea lo primordial.
Los temas tecnológicos actuales engloban los campos de hidráulica,
electrohidráulica, electrónica, electricidad, detectores, robótica, técnica CNC, PLC,
técnica de buses de campo, electroneumática y neumática, cuyas automatizaciones en
los procesos y plantas de fabricación son imperantes para la moderna industria.
En la Guía de Física (2000, pág. 78), la neumática es una ciencia asociada con la
generación, control y transmisión de potencia que emplea fluidos presurizados, se
emplea esencialmente en direcciones y frenos de automóviles, accionado en máquinas
industriales, control de aeronaves, alimentación de procesos, lanzamiento de
vehículos espaciales, máquinas cosechadoras, mineración, equipos odontológicos,
entre otros. En los sistemas neumáticos que utilizan aire comprimido, el fluido es
tratado como no viscoso, además del efecto de compresibilidad para el
dimensionamiento de las válvulas, cilindros y motores.
Los bancos de prueba para el control neumático son proyectos que buscan
demostrar los efectos de cada uno de los elementos necesarios para la compresión
básica; suministrando registros proporcionales que muestran el funcionamiento
detallado del conjunto y de la funcionalidad del circuito.
El objetivo principal del actual trabajo de investigación es precisamente el diseño
de un banco didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética de la
Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”, con lo cual se espera
impulsar el uso práctico a nivel educativo; desglosando cada uno de los métodos y
fenómenos físicos que lo envuelven e incorporando a su vez manuales de uso,
prácticas y mantenimiento de los equipos conformantes.
5
1.2. Formulación del Problema
* ¿Incorporar un banco de prueba para ensayos neumáticos incrementaría el
conocimiento profesional para los estudiantes de la Unidad Curricular
Instrumentación y Control de la UNEFM?
* ¿El banco didáctico de ensayos neumáticos resultaría beneficioso para tesistas
y pasantes de otras instituciones educativas?
* ¿Son los bancos de prueba una respuesta a las necesidades de evolución
científica, tecnológica y social?
1.3. Objetivos del Problema.
1.3.1. Objetivo General.
Diseñar un Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos para el Laboratorio de
Energética (LAEN) de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda” Complejo El Sabino - Estado Falcón.
4.2.2. Objetivos Específicos
Diagnosticar la situación actual del Laboratorio de Energética.
Identificar los elementos que integran un circuito neumático.
Diseñar y evaluar el banco didáctico de ensayos neumáticos.
Estimar los costos para el banco didáctico.
6
1.4. Operacionalización de las Variables
Cuadro N° 1.Operacionalización de las Variables
Objetivos Específicos Variables Definición Conceptual Dimensiones Indicadores
Diagnosticar de la situación actual del
Laboratorio de Energética.
Situación Actual.
El laboratorio de energética LAEN está
destinado a las áreas de conocimiento de los
diferentes recursos materiales y energías
presentes en nuestro planeta.
- Dominio Cognitivo:
- Área de Análisis.
- Nivel Aprehensivo.
- Revisión.
- Ejercicio
- Registro.
- Ambientes
Identificar los elementos que integran un
circuito neumático.
Neumática
La neumática es la tecnología que emplea aire
comprimido como medio de transmisión de la
energía necesaria para mover y hacer funcionar
mecanismos.
- Dominio Cognitivo:
- Área de Análisis.
- Nivel Aprehensivo.
-Aire
-Presión
Diseñar y evaluar el banco didáctico de
ensayos neumáticos. Banco de Prueba
Son equipos industriales que permiten realizar
evaluaciones previas, de las condiciones de
calidad de una parte ensamblada.
- Dominio Cognitivo:
- Área de Análisis.
- Nivel Perceptual.
- Detectores
-Temporizadores
-Válvulas
-Cilindros
-Compresor
-Filtros
-Manómetros
Estimar los costos para el banco
didáctico.
Costos
El costo es el gasto económico que representa
la fabricación de un producto o la prestación
de un servicio. Es la determinación del costo
de producción que acarrearía la construcción
del Banco de Prueba.
-Dominio Cognitivo:
- Área de Análisis.
-Accesorios
- Equipos.
- Materiales.
- Requerimiento.
- Mano de Obra.
Fuente: Naranjo P., Daniel J. (2012).
7
1.5. Justificación e Importancia del Problema.
Las principales fuentes didácticas son el análisis y el efecto en los procesos. Con
las prácticas formativas se ha demostrado que se crea un elevado grado de motivación
entre los estudiantes y los docentes, contribuyendo esto a la superación a largo plazo.
Las plantas industriales y las áreas de control de procesos, se caracterizan por
manipular diagramas, construir e implementar nuevos circuitos reales que generen
eficiencia y calidad, paulatinamente; por lo cual, la implementación en los
laboratorios de bancos de prueba didácticos aventajan las metas de los estudiantes
que podrán ampliar sus alcances y colocarse en los más altos estándares.
Los soportes de montaje para las estaciones de formación técnica están diseñados
para acoger tableros de ejercicios y varias unidades que en conjunto cumplen un
objetivo, para el caso particular el de procedimientos instrumentales en la vertiente de
la neumática dirigido a los estudiantes de la Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda” y a todas las casas de estudio que se benefician de sus
laboratorios.
El fin último, es el de complementar el conocimiento personal que se encuentra
poco fundamentado, dando respuesta a las necesidades planteadas contrasta con el
rapidísimo avance de las últimas décadas.
El concepto es un diseño práctico que muestre sobre un bastidor estaciones de
trabajo para formación de neumática básica que incluya características que faciliten el
aprendizaje. En otras palabras es el diseño de un sistema de almacenamiento
universal que será utilizado sin modificaciones para impartir clases sobre funciones y
características esenciales en detalle.
El diseño además de ser accesible, muestra una estructura simple suficiente para
ver la funcionalidad de los diversos elementos mobiliarios; tan sólo unos pocos
componentes individuales bien pensados, ubicados en un pequeño espacio disponible
y que cumpla con los requerimientos técnicos.
1.6. Delimitación de Estudio.
Sabino (2007), señala que la delimitación es una “Etapa ineludible en todo proceso
8
de obtención de conocimientos, porque ella nos permite reducir nuestro problema
inicial a dimensiones prácticas”. (p.44).
1.6.1. Temática.
Diseño de un Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos para el Laboratorio de
Energética (LAEN) de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda” Complejo El Sabino - Estado Falcón, estableciéndose como áreas temáticas
básicas la compresibilidad del aire, ensayos prácticos, funcionamiento y elementos de
la neumática básica; para la materia de Instrumentación y Control, esto en pro de
mejorar la calidad educacional.
1.6.2. Temporal.
Esta investigación, está comprendida en un período de cuatro (04) meses, en
el rango de agosto-diciembre del año 2012.
1.6.3. Geográfico
El presente trabajo de investigación se realizará específicamente para el
laboratorio de energética LAEN, Complejo Académico El Sabino de la Universidad
Nacional Experimental “Francisco de Miranda” ubicado en la prolongación Avenida
Rafael González, Punto Fijo, Municipio Punta Cardón, Estado Falcón, Venezuela,
telefax: (0269)2455973. E-MAILS: [email protected]
1.7. Limitación de Estudio
Se tendrá el tiempo como limitante, la disponibilidad de atención de los Técnicos
encargados del laboratorio de energética, quienes representaron una fuente valiosa de
datos, en conjunto a la accesibilidad de visualizar los bancos de prueba ya existentes
en el laboratorio.
9
1.8. Diagrama Arborescente
Figura 1: Diagrama Arborescente
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Diagnosticar Analizar
Situación Actual
Clasificar
UNEFM
Historial
Banco Didáctico de Ensayos
Neumáticos en UNEFM
Indagar
Requerimientos
Circuitos
Neumáticos
Diseñar
Banco
Didáctico
Laboratorio de Energética
(LAEN) en UNEFM
Mantenimiento
Bajo Costo
Fabricación
Materiales
Funcional y
Resistente
Durabilidad
Versatilidad
Garantía
Seguridad y
Confiabilidad
Descriptiva
Efectiva
Tamaño
Fácil Operación
y Mantenimiento
Disponibilidad
Sencillez
Accesibilidad
DISEÑO DE UN BANCO
DIDÁCTICO DE ENSAYOS
NEUMATICOS PARA EL
LABORATORIO DE ENERGÉTICA
(LAEN) DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO EL SABINO -
ESTADO FALCÓN.
Acciones
Operativas
Equipos
Control
Importancia
Organizar
Sistemas
Seguridad
Eficacia
Costos de Operación
Funcionamiento
Rentabilidad
Económico
10
Figura 2: Diagrama Arborescente Parte Dos
Línea de Psico-
Motriz
Análisis,
observación.
Temática
Didácticas
Muestra
356 Personas
Técnica
Encuesta
10 ítems
Finita
Población
3248
Personas
Tipo de
Investigación
Explicativa,
Predictiva,
Proyectiva.
Descriptiva,
Analítica,
Comparativa
Holística
Ciclo
Holístico
Figura 8 Diagrama de Flujo de
Procesos
Diseño de la
Investigación
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gómez y
García (2011).
UNEFM
Desarrollo del banco
de evaluación como
laboratorio virtual
Bombas y Tuberias
Propuesta para el
diseño de un
laboratorio
I.U.T.J.L.CH
Escalona y
Lázaro (2002)
(2007)
Instrumentación
García y
Martínez
(2012).
CRP-AMUAY
Diseño de un banco de
pruebas hidrostáticas
para la evaluación
Mangueras de carga
de los muelles
AMUAY
Aportes de la
Neumática
Sistema de suministro
de fluidos
Unidad de
Mantenimiento
Sistema de
suministro de energía
Bases
Legales
Norma ´Técnicas
VDI 3229
Constitución de la
Republica de Venezuela. Art. 117
Términos
Básicos
Aire
Neumática
Fluido
DISEÑO DE UN BANCO DIDÁCTICO
DE ENSAYOS NEUMATICOS PARA EL
LABORATORIO DE ENERGÉTICA
(LAEN) DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO EL SABINO - ESTADO
FALCÓN.
Historia de la
Neumática
Aire Comprimido
Circuitos
Neumáticos
Cilindros
Neumáticos
Bancos de
Prueba
Compresor
Válvulas
Regulador
11
Figura 3: Diagrama Arborescente Parte Tres
Conclusión
Comunicación
Análisis
Adiestramiento
Recomendaciones
Evaluación
Supervisión
Capacitación
Diseño
Planteamiento
Objetivos
Plan Acción
Necesidad
Discusión
de los
Resultados
Viabilidad Costos para la
Universidad
Adiestramiento Pérdida de
tiempo
Implementación
del Modulo
Fuente: Naranjo, D. (2012).
DISEÑO DE UN BANCO DIDÁCTICO
DE ENSAYOS NEUMATICOS PARA
EL LABORATORIO DE ENERGÉTICA
(LAEN) DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO EL SABINO - ESTADO
FALCÓN.
Ítems 1.
Control
Ítems 4.
Requerimiento
Ítems 5.
Operación
Ítems 10.
Viabilidad
Ítems 9.
Seguridad
Presentación
De los
Resultados
12
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
13
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la Investigación
Escalona R., Thais M. y Lázaro D., Juan C. (2002). “Propuesta para el Diseño
de un Laboratorio de Instrumentación para el Instituto Universitario José
Leonardo Chirino”. El trabajo tuvo como finalidad la incorporación de las
actividades prácticas en apoyo de las materias teóricas, herramienta que contribuye
con el mejoramiento del proceso enseñanza-aprendizaje dentro de la institución, ya
que existe la carencia de los laboratorios y talleres donde realizar las prácticas.
Se empleó la investigación de campo y no experimental, basados en una encuesta
aplicada a 28 estudiantes pertenecientes del cuarto semestre de Mantenimiento de
Equipos Eléctricos y Mecánicos; cuarto y quinto semestre de la carrera Controles
Automáticos. El diseño del laboratorio consta de un módulo didáctico con depósito
presurizado, donde están los sensores y actuadores de las variables de presión de
nivel, temperatura y flujo. Para lo cual se tomaron en cuenta tres modelos manejados
por empresas en Caracas, Valencia y Punto Fijo.
El menor costo y mayor factibilidad es el presentado en la propuesta, arrojando
como resultados la importancia y necesidad de implementar un laboratorio de este
tipo, basados en la encuesta.
Lo aprovechable de esta investigación fue la parte procedimental de la toma de
datos, ya que la población a trabajar son estudiantes de semestres avanzados que ya
están en capacidad de exigir mejoras educativas de prácticas que complementen los
fundamentos teóricos.
García L, Zorianny Epifania Y Martínez B, Neydimar Carolina. (2012). “Diseño
de un Banco de Pruebas Hidrostáticas para la Evaluación de las Mangueras de
Carga de los Muelles del Crp-Amuay”. El presente trabajo de grado tuvo como
objetivo diseñar un banco de pruebas hidrostáticas para las mangueras de carga de los
muelles del CRP-Amuay, el estudio fue de naturaleza de campo apoyada en una
investigación de tipo documental y bajo una metodología conformada por siete fases:
14
La fase I correspondiente al estudio de la situación actual, para ello se aplicó la lista
de chequeo lo que permitió identificar las causas que originaban retrasos para la
ejecución de las actividades. En la fase II se establecieron las bases y criterios de
diseño mediante la conceptualización de los parámetros y variables requeridos para el
proyecto. Seguidamente se establecen alternativas en la fase III donde posteriormente
fueron evaluadas para identificar el arreglo que más se adaptó a las necesidades
planteadas. La fase IV consta de la descripción de los componentes del banco de
prueba, estableciendo las especificaciones de cada elemento a utilizar; posterior a
ello, se tiene la fase V donde se expresan detalladamente los procedimientos a seguir
para evaluar cada componente del banco de pruebas hidrostáticas, obteniendo así la
selección de los materiales a utilizar. La fase VI refleja los costos asociados a la
construcción del banco de pruebas hidrostáticas, lo que permitió determinar la
factibilidad del mismo. Y finalmente se tiene la VII donde se desarrollaron los
manuales de operación y mantenimiento del equipo.
El aporte manifestado para el desarrollo de la investigación presente, ha sido la
base de la comprensión para la confección de los bancos de prueba. La contribución
de la tecnología es un recurso de enorme importancia porque establece las bases y
fundamentos en los procedimientos de diseño.
Gómez, Ysmer y García, Francisco. (2011). “Desarrollo del Banco de
Evaluación de Bombas y Tuberías como Laboratorio Virtual para el LAEN de la
U.N.E.F.M. Universidad Nacional Experimental Francisco De Miranda”. El
trabajo de investigación se desarrolló en la Universidad Nacional Experimental
Francisco de Miranda, ubicada en el Sector Universitario, Final Avenida Táchira,
Núcleo El Sabino, de Punto Fijo Estado Falcón. Tuvo como propósito Desarrollar el
Banco de Evaluación de Bombas y Tuberías como práctica virtual para el Laboratorio
de Energética (LAEN). El diseño de investigación utilizado fue de Tipo Descriptivo
de Campo, en la cual los investigadores emprendieron acciones con la finalidad de
crear un laboratorio virtual que permitan a los estudiantes realizar las prácticas
requeridas, sin causar daño a los equipos reales generando beneficios académicos a
los mismos. Para tal fin, se realizó el modelado de todas las partes y componentes del
15
banco en CAD utilizando Pro/Engineer, para luego construir el conjunto de imágenes
gráficas que servirán de entorno al laboratorio. Seguidamente se procedió a
programar el entorno gráfico del laboratorio con el lenguaje de programación Borland
Delphi, presentando un ambiente de realidad virtual, luego se implementó el modelo
matemático que controlara el comportamiento de las variables que intervienen en el
proceso del banco hidráulico, con respecto a la influencia de las variables de flujo de
líquido, sobre la conducta de la caída de presión dentro del equipo, para realizar las
prácticas de pérdida de carga en tramo recto de tubería, codos en escuadra y codos
curvos. Finalmente se estableció una aplicación ejecutable definitiva que puede ser
utilizada para la evaluación hidráulica del banco, donde se muestran valores de
alturas manométricas virtuales, en comparación con los valores reales, se calculan los
errores porcentuales para obtener el nivel de desviación de éste con respecto al
comportamiento real del banco, arrojando desviaciones mínimas de error por lo tanto
se elaboró una importante aplicación para fines educativos.
Los antecedentes formulados contribuyeron específicamente con el manejo de las
variables instrumentales, principalmente de la presión por ser un sistema neumático,
además de que se pudo tener acceso al banco de prueba real para establecer
parámetros de diseño.
2.2. Bases Teóricas de la Investigación.
2.2.1 Historia de la Neumática.
El término neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento. Las
primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2,500 a.c., mediante la
utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de
órganos musicales, en la minería y siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego,
Tesibios, construyó un cañón neumático, que rearmado manualmente comprimía aire
en los cilindros. Al efectuar el disparo, la exposición, restituía la energía almacenada
aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo X1X se comenzó a
utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática. Herramientas
neumáticas, martillo neumáticos, son un ejemplo de estas aplicaciones. Durante la
construcción del túnel de Mont-cenis, 1857, se utilizo una perforadora de aire
16
comprimido, que permitía alcanzar una velocidad de avance de dos metros diarios
frente a los 60 cm que se obtenían con los medios tradicionales. En 1880 se invento el
primer martillo neumático. La incorporación de la neumática en mecanismos y la
automatización comienza a mediados del siglo xx.
2.2.2 Aportes de la Neumática a las Ingenierías.
La aportación se da especialmente a los sistemas de automatización: La neumática
estudia el aire comprimido como una de las formas de energía más antiguas que
conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos. Aunque los rasgos
básicos de la neumática se encuentran entre los más antiguos conocimientos de la
humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse
sistemáticamente su comportamiento sus reglas.
Desde aproximado al 1950 es que podemos hablar de una verdadera aplicación
industrial de la neumática en los procesos de fabricación. Es cierto que con
anterioridad ya existían algunas aplicaciones y ramos de explotación como por
ejemplo en la minería, la industria de la construcción y en los ferrocarriles (frenos de
aire comprimido).La irrupción verdadera y generalizadora de la neumática en la
industria no se inicio, sin embargo, hasta que llego a hacerse más acusante la
exigencia de una automatización y realización en los procesos de trabajo. En la
realidad ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido,
por lo que es motivo que los ramos industriales más variado se utilicen aparatos
neumáticos. La extensión de la automatización de forma sencilla en cuanto a
mecanismos y además a bajo coste, se ha logrado utilizando técnicas relacionadas con
la neumática, la cual se basa en la utilización de aire comprimido y maquinas
modernas. La automatización industrial, a través de componentes neumáticos e es una
de las soluciones más sencillas, rentables y con mayor futuro de aplicación en la
industria.
2.2.3 Bancos de Prueba.
Para Johnson, Curtis (1982) los bancos de prueba son equipos industriales que
permiten realizar evaluaciones previas, a las condiciones de calidad en una parte
17
ensamblada. Los bancos de prueba pueden ser automatizados con PLC como
elemento de control, o mediante una computadora personal.
Según lo anterior, Johnson, Curtis (1982) describe dos tipos de bancos de prueba:
1. Bancos de Prueba Tradicionales: Están basados en el uso de un PLC como
elemento de control.
2. Bancos de Prueba Basados en PC: Los bancos de prueba basados en PC y
control automatizados con PC, son una solución ideal cuando se trata de tener un
sistema SCADA (Control de Supervisión y Adquisición de Datos) de bajo costo, con
todo el potencial que le brinda la PC para la configuración de las variadas
aplicaciones industriales.
2.2.4 Equipos.
2.2.4.1 Sistema de Suministro de Fluido.
El sistema de abastecimiento de aire debe tener las dimensiones y las
características necesarias para garantizar la calidad y la cantidad para el
funcionamiento de un proceso. Para evitar problemas en el sistema son necesarias las
siguientes consideraciones:
* Consumo de aire.
* Tipo de compresor (ruido, eficiencia, tamaño, etc.).
* Presión necesaria en el sistema.
* Cantidad acumulada necesaria.
* Grado de pureza necesaria para el sistema.
* Mínima humedad ambiental.
* Requisitos de lubricación.
* Temperatura de aire y su incidencia en el sistema.
* Tamaño de las tuberías y de las válvulas.
* Selección de los materiales utilizados en el equipo y en los periféricos.
* Puntos de escape y de purga.
* Disposición del sistema de distribución.
18
Los elementos de laboratorio y de prácticas usan presiones de servicio de 8 hasta
10 bares, pero cuando se usan pocos elementos se tiene un ahorro y se necesita 12
solamente de 5 a 6 bares (500 y 600 Kpa), esto también toma en cuenta la
compensación por fugas en el sistema de distribución. Para evitar oscilaciones de
presión, se debe instalar un acumulador, este es llenado por el compresor y utiliza el
aire comprimido en todo momento. (Ver Figura 4)
Figura 4: Sistema de Suministro de Fluido.
Fuente: Bernd Bocksnick. Festo Didactic.
2.2.4.2 Unidad de Mantenimiento.
La calidad del sistema es compensada a través de la unidad de mantenimiento. En
el sistema de mando se debe utilizar elementos que no necesiten lubricación.
Figura 5: Unidad de Mantenimiento.
Fuente: Bernd Bocksnick. Festo Didactic.
19
2.2.4.3 Filtro para Aire de Presión.
El filtro de aire tiene la función de eliminar impurezas y condensado del aire a
presión que pasa por él. El aire comprimido fluye hacia el vaso de filtro guiado a
través de ranuras de entrada. En el vaso se produce la separación de partículas de
líquido y de suciedad mediante fuerza centrífuga. Las partículas de suciedad se
depositan en el fondo del vaso. El condensado tiene que ser evacuado antes de que
llegue al nivel máximo, ya que de lo contrario sería alimentado otra vez el flujo de
aire.
2.2.4.4 Regulador de Aire a Presión.
Este tiene la función de mantener constante la presión de servicio (presión
secundaria), independientemente de las oscilaciones que se produzcan en la presión
de potencia (presión primaria), y del consumo del aire.
2.2.4.5 Lubricador de Aire a Presión.
Este tiene la función de agregar aceite al aire en determinado tramo del sistema de
distribución de aire, en el caso de que el funcionamiento del sistema neumático así lo
requería.
2.2.4.6 Cilindros Neumáticos.
Los cilindros neumáticos son utilizados con frecuencia como elementos de
accionamiento lineal, porque entre otras razones, se tratan de unidades de presión
relativamente bajo, de fácil instalación, simples y robustas, disponibles en todos los
tamaños diversos. También los elementos neumáticos de accionamiento permiten
realizar movimientos lineales, giratorios y rotativos. Todo esto hace que la neumática
sea utilizada para diferentes propósitos:
* Embalar
* Llenar
* Dosificar
* Realizar técnicas de fabricación (Perforar, tornear, fresar, cortar, controlar)
* Abrir y cerrar puertas
* Transportar
* Separar, apilar, estampar y prensar piezas.
20
Para realizar todas estas acciones es necesario un sin número de dispositivos:
* Actuadores.
* Sensores.
* Procesadores.
* Accesorios y acoplamientos.
* Sistemas de mando (sistemas de control).
2.2.4.7 Sistema de Suministro de Energía.
Todo sistema neumático está compuesto de diversos elementos: Estos grupos de
elementos conforman una vía para la transmisión de las señales de mando desde el
lado de la emisión de señales de entrada hasta el lado de la ejecución de trabajo
(salida). (Ver Figura 6-7)
Figura 6: Flujo de Energía y de las Señales.
Fuente: Bernd Bocksnick. Festo Didactic.
Figura 7: Diagrama de Flujo de Energía y Señales.
Fuente: Bernd Bocksnick. Festo Didactic.
21
2.3 Bases Legales de la Investigación.
Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999).
Capítulo VI
De los derechos culturales y educativos
De acuerdo con la Constitución, la Educación es plural en su apertura a todas las
corrientes del pensamiento universal, como instrumento del conocimiento científico,
humanístico y tecnológico. Debe estar orientada al desarrollo pleno de la
personalidad para el disfrute de una existencia digna, que transcurra con una
valoración ética del trabajo y con una conciencia de participación ciudadana. El
propósito es que cada venezolano se sienta parte de una sociedad democrática, de la
cual sea activamente solidaria en su transformación hacia un país con una firme
identidad geohistórica nacional y, al mismo tiempo, con vocación latinoamericana y
universal.
A tales fines, la educación debe ser integral de calidad, permanente, en igualdad de
condiciones y oportunidades para acceder a ella; igualdad que incluye a quienes
califiquen en condiciones especiales, o estén discapacitados, o que se encuentren
privados de su libertad.
Norma VDI 3229 Normas Técnicas para Máquinas Herramientas y otros
Equipos de Fabricación.
Se deben cumplir:
* Seguridad
* Inactivación del Mando. En el caso de producirse una inactivación del
mando o al desconectarlo, los operadores no deberán correr peligro alguno
* Interrupción de Paro de Emergencia. Los sistemas neumáticos equipados
con varios cilindros deberán llevar un interruptor de emergencia. Según las
características de construcción y de servicio, deberá establecerse si la función
* Paro de Emergencia:
- Provoca que el sistema pase a presión cero,
- Si todos los cilindros pasan a posición normal o
22
- Si todos los cilindros quedan bloqueados en su posición instantánea.
Estas tres posibilidades pueden combinarse entre sí.
2.4 Marco Conceptual.
Aire:
El aire es un material elástico y, por lo tanto al aplicarle una fuerza se comprime,
mantiene esta compresión y se devuelve la energía acumulada cuando se le permite
expandirse según dicta la Ley de Gases Ideales. (Valdez 2002)
Fluido:
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de una
tensión de corte, no importando cuan pequeña sea esta. (González, Guía de Física
2000)
Fluidos Newtonianos:
Los fluidos empleados en circuitos hidráulicos y neumáticos son fluidos
newtonianos, Para los circuitos hidráulicos y neumáticos identifica el movimiento
relativo entre émbolo y camisa de un cilindro y el movimiento del fluido en una
tubería (en este último caso las paredes están inmóviles y es el fluido el que se
moviliza). (González, Guía de Física 2000)
Neumática:
Se aplica al aparato o instrumento que funciona mediante la acción del aire:
(Dictionaries Ltd. 2009)
Parámetro:
Variable que incluida en una ecuación, modifica el resultado de ésta. (Dicc. De la
Lengua Española 2005)
Presión de Diseño:
Es la presión a las condiciones más severas de presión y temperatura
simultáneamente esperadas durante el servicio, en las que se demanda el mayor
espesor de pared y la especificación más estricta para el espesor de los componentes.
(PEMEX 2004).
23
Presión de Operación:
Es la presión medida en una tubería o equipo en condiciones normales de
operación, su magnitud debe ser inferior a la presión de trabajo máxima permisible.
(PEMEX 2004).
Presión de Servicio.
Presión máxima de servicio de una manguera que establece el fabricante. (PEMEX
2004).
Presión de Prueba.
Es la presión hidrostática a la que se somete una manguera, esta corresponde al
doble de la presión de operación o servicio. (PEMEX 2004).
Presión de Ruptura.
Es la presión que corresponde a tres veces la presión de operación o servicio a la
que se somete una manguera. (PEMEX 2004).
Presurizado:
Presión estable mantenida en un compartimento.
(Dictionaries Ltd. 2009)
24
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
25
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1. Tipo de Investigación.
El trabajo especial de grado se encuentra bajo un enfoque holístico con carácter:
Exploratorio: Porque en el análisis de la situación actual realizado en el
laboratorio de energética (LAEN), se observó, que carecen o no poseen un sistema
neumática con fines didácticos, que sirve de control y operación de los elementos de
trabajo como lo son los actuadores u de mando como son las válvulas solenoides.
Descriptivo: Debido a que se procederá a describir, en forma detallada, clara y
sencilla como será la proceso de un módulo didáctico para ensayos neumático, el cual
tendrá todo lo concerniente a los requisitos como modelo, tipo instrumento, rango
entre otros, con el fin de adiestrar y realizar prácticas de principios de
instrumentación y controles neumáticos.
Analítica: Esto se debe a que a través del análisis exhaustivo realizado, se
comprueba que la propuesta del diseño de un banco didáctico para realizar ensayos
neumático en la UNEFM, en Punto Fijo Estado Falcón. , aportará grandes beneficios
a tanto a los usuarios (estudiantes, profesores, técnicos entre otros) como a la
universidad, debido a que contaran con una herramienta efectiva, elaborada en forma
clara y sencilla para su fácil entendimiento como es el servicio de aire comprimido en
los sistemas neumáticos, contribuyendo en si a solventar la problemática existente,
debido a que se basara en un conjunto de actividades estratégicas realizadas con la
finalidad de prácticas pedagogías, asegurando que la buena praxis en futuros ensayos
de la instrumentación, el sistema neumático será como una guía de continua consulta
a fin de prevenir y corregir cualquier condición desfavorable en práctica de otras
áreas como mecánica de los fluidos, termodinámica, unitarias entre otros.
Comparativa: Debido a que proponer este diseño de un banco didáctico de
ensayos neumáticos para el laboratorio de enérgica en la UNEFM, en Punto Fijo
Estado Falcón, no cuenta con un módulo de controles neumático por medio de un
26
sistema, que cumpla con los objetivos del mismo, a tal efecto no se puede realizar una
comparación
Explicativa: Porque se detallara en forma concreta todo lo relativo a los
elementos que integraran el sistema neumático por medio de actuadores y válvulas,
así como también el proceso de la presión del aire comprimido del compresor.
Predictiva: Debido que es un sistema del banco didáctico fundamental para la
UNEFM, la propuesta se debe llevar a cabo a corto plazo, para así agilizar en lo
máximo la ubicación del espacio físico del sistema neumático y por ende la
implementación de las prácticas pertinentes con la instrumentación.
Proyectivo: ya que los ensayos neumáticos se debe impartir a futuro a un sin
número de personas, con la meta de que mejoren sus conocimientos y operación de
instrumentos básicos.
Interactivo: Para la UNEFM, la puesta en marcha del modulo didáctico por
medio sistemas neumáticos, traerán beneficios de unión, comunicación, motivación,
compañerismo, entre los estudiantes, empleados de la institución, personal docente y
coordinadores que se verán reflejadas sus necesidades con sus superiores.
Confirmatoria: Porque como no existe un sistema didáctico para ensayos
neumáticos en la universidad, se considera viable, debido a que actualmente en la
UNEFM, no existe un sistema neumático básico, por tal motivo es necesario que a
corto plazo lo implementen, así implementar práctica en instrumentación,
conocimientos en el proceso de la instrumentación que hay instalados actualmente en
el laboratorio de energética como son los sistemas hidráulicos, generación de vapor
entre otros.
Evaluativa: Porque la propuesta de este diseño del banco didáctico para ensayos
neumáticos en el laboratorio de energética, se podrá evaluar o medir periódicamente
debido a que contara con un historial de prácticas realizadas en este módulo y que se
podrá adaptar nuevos mecanismos neumáticos más avanzados como son los PLC,
servomecanismo según el avance de nuevas prácticas en el ámbito de la
instrumentación.
27
3.1.2. Ciclo holístico de la Investigación.
Figura 8: Ciclo Holístico
Fuente: Naranjo, D. (2012).
3.2. Diseño de la Investigación.
3.2.1. Actitudes y Percepciones Positivas Acerca del Aprendizaje
Se trata de que sin actitudes y percepciones positivas, los investigadores no podrán
aprender adecuadamente, en el periodo que conlleva el estudio del diseño del banco
didáctico para ensayos neumáticos para que llegue a ser óptimo, es indispensable una
aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora del
Explorar
La situación
actual del
Laboratorio
Describir
En forma clara y
precisa el banco
didácticos
Analizar
El tipo de modulo
didáctico para ensayos
neumáticos
Comparar
No aplica, ya que no hay
anteriores hechos a un
banco didáctico Explicar
Procesos y estudios
dinámicos
Predecir
Reconocer
Estudiar ventajas
y desventajas del
diseño de
Aprobación
Proponer
Un diseño en corto
plazo y fácil
mantenimiento
Modificar
No aplica, porque no existe un
modulo didáctico para ensayos
neumáticos
Confirmar
Implementar diseño en
corto plazo.
Evaluar
Los resultados
Obtenidos
28
control de los procesos neumáticos básicos, es demás relevante señalar que la
implementación de este diseño determina para la comunidad de la UNEFM una
mejora en el manejo de instrumentos neumáticos e implementación a nuevas
prácticas, seguridad e innovación tecnológica, lo que repercute positivamente en la
productividad de esta organización universitaria.
3.2.2. Adquisición e Integración del Conocimiento.
En este aspecto, los investigadores del mantenimiento preventivo también está
relacionado ante nuevas expectativas; estas incluyen una mayor importancia en los
aspectos de seguridad y del medio ambiente, un conocimiento creciente de la
conexión existente entre la control y el sistema neumático, un aumento de la presión
ejercida para conseguir el mejor criterio para el diseño de los elementos adecuados
necesarios para establecer ciertos parámetros que determinen el funcionamiento
óptimo del modulo didáctico adecuado y que a su vez garantice una operación
continua de la misma.
Por otro lado, cuando los trabajos se realizan con calidad y cumplen fielmente con
el control automatizado tomando en cuenta la seguridad, disponibilidad, durabilidad y
materiales a un menor costo, este proyecto conlleva al camino de la integración del
conocimiento.
3.2.3. Extender y Reafirmar el Conocimiento
Sin duda para poder dar un enfoque positivo de este proyecto, es necesario contar
con los parámetros y procedimientos estándares que enlacen los procesos no solo
administrativos sino también operativas; y que esta unión a su vez pueda verse
reflejada en el mismo punto de información para determinar la mejor solución de
marcación, identificación y control a través de la implementación de un banco
didáctico de ensayos neumáticos para aplicarlo en el laboratorio de energética
(LAEN) de la UNEFM.
3.2.4. Usar el Conocimiento Significativamente.
El propósito de la investigación es que el individuo sea capaz de comprender la
importancia y beneficios que conlleva contar con un modulo con fines didáctico en
los sistemas neumáticos básicos para este organismo. Esto se podrá lograr a través de
29
la implementación de charlas informativas, carteleras, folletos, volantes con
información actualizada referida a la Propuesta del diseño del banco didáctico de
ensayos neumáticos para el Laboratorio de Energética (LAEN) de la Universidad
Nacional Experimental “Francisco de Miranda” Complejo El Sabino, municipio
Carirubana, estado Falcón, en donde tendrán información del sistema que se madura
plasmar, estar al corriente como va a estar compuesto este banco didáctico.
3.2.5. Hábitos Mentales Productivos
Esta investigación permitirá que este módulo didáctico para ensayos neumáticos,
para los alumnos aplicaran los conocimientos del control neumático industriales,
conocimientos en el diseño, implementación y uso de diferentes sistemas mecánicos.
Es importante recalcar que el banco didáctico utilizando sistemas neumáticos
servirá de conocimiento no solo a los estudiantes de la universidad sino que también a
cualquier persona interesada en el tema de estudio, debido a que conocerán todo lo
relativo a los sistemas neumáticos, así como también su funcionamiento que le
permita identificar las causas de las diversas que se presentan en su operación y
solucionarlas.
30
3.2 Diseño de la Investigación
Figura 9. Diagrama de Flujo del Diseño de la Investigación.
Fuente: Naranjo, D (2012).
31
3.3. Línea de la Investigación
La línea investigación que se aplicará para el “Diseñar un banco didáctico de
ensayos neumáticos para el Laboratorio de Energética (LAEN) de la Universidad
Nacional Experimental Francisco de Miranda Complejo El Sabino Estado Falcón”, se
emplea la temática de:
Temática de carácter didáctico porque instruye, informar, así como explora y
experimenta un nuevo conocimiento como lo es implementar un diseño con fines
didáctico para los estudiantes de ingeniería de las diferentes disciplinas Industrial,
Mecánica, Química y Pesquera, lo cual ampliaran el conocimientos en otras
asignaturas al manejo básico de los instrumentos neumáticos básicos de trabajo y
mando, muy principalmente en las mediciones de presión y caudales.
3.4. Población y Muestra
3.4.1. Población
La población para la presente investigación está conformada por todos lo que
hacen vida en la Institución, es decir El cuerpo directivo, el personal administrativo,
docente y estudiantes. Al respecto Morlés (1994) opina. “La población o universo se
refiere al conjunto para el cual serán validas las conclusiones que se obtengan a los
elementos o unidades (personas, instituciones o cosas) involucradas en la
investigación” (p. 24).
Se presenta la distribución de la población la UNEFM – Complejo El Sabino,
Municipio Carirubana del Estado Falcón de la siguiente manera:
Cuadro 2. Descripción de la Población.
Descripción Cantidad
Jefe Académico 03
Administración y Secretarias 09
Coordinadores 10
Supervisores, Técnicos y Obreros 26
Estudiantes 3200
Total 3248
Fuente: UNEFM (2012).
32
3.4.2. Muestra.
Para Sabino (2007), “la muestra es una parte de la población, o sea, un numero de
individuos u objetos seleccionados científicamente, cada uno de los cuales es un
elemento del universo” (p. 45).
Cuando la población es de tamaño considerable, es necesario extraer la muestra
para su fácil aplicación en la recolección de la información, para su fácil análisis en el
menor tiempo posible.
Según Morlés (1994) la muestra “Es un subconjunto representativo de la población
(El tipo de muestreo a emplear es probabilístico específicamente aleatorio simple con
la finalidad de que todos los involucrados tengan la misma posibilidad de ser
seleccionados” (p.203), por lo que el tamaño de la muestra de los habitantes del
municipio se determinará con la siguiente fórmula:
QPzeN
QPzNn
c
c
...1
....22
2
Donde:
Zc2= Zeta Crítico: valor determinado por el nivel de confianza adoptado, elevado al
cuadrado, seleccionada por el investigador. Se tomo un grado de confianza 95%, cuyo
coeficiente es igual a 2, entonces para el valor zeta crítico es igual a 22= 4.
P*Q= Comportamiento del evento a medir, es el porcentaje de personas que responde
a una u otra alternativa. Se establece mediante una prueba piloto; de no tener dato o
prueba piloto entonces: P = Q = 50%.
e= Error muestral: falla que se produce al extraer la muestra de la población. Se tomo
un error estimado de 5%
N: Número total de elemento que integran la población.
De acuerdo a la fórmula anteriormente descrita, la misma arroja como muestra a
tres cincuenta y seis (356) personas para la población de los trabajadores que se
tomaran en cuenta de la UNEFM - Complejo El Sabino, Municipio Carirubana del
Estado Falcón.
33
3.5. Técnicas e Instrumentos para Recopilar la Información
3.5.1 Técnicas de Recolección de Datos
Dentro de las técnicas que serán utilizadas se encuentra la observación Directa la
cual es definida por Arias (obicit) como “Una técnica que consiste en visualizar o
captar mediante la vista, en forma sistemática, cualquier hecho, fenómeno o situación
que se produzca en la naturaleza o en la sociedad, en función de unos objetivos de
investigación preestablecidos”. (Pág. 69).
En esta Investigación también se utilizara la Técnica de la Observación Directa
debido a que se observaran detalladamente cómo hacen uso del estacionamiento, para
así tener una óptica más acertada al momento de realizar el trabajo.
Por último se utilizara la Técnicas de la Entrevista que es descrita por Arias
(obicit) como:
“Más que un simple interrogatorio, es una técnica basada en
un dialogo o conversación, cara a cara entre el entrevistador y
el entrevistado acerca de un tema previamente determinado,
de tal manera que el entrevistador pueda obtener la
información requerida”. (Pág. 73).
Es necesario señalar que se realizaran entrevista con todo el personal directivo,
administrativo, docente y con los estudiantes, con la intensión de tener unas
respuestas más acertadas sobre la utilización del espacio del banco didáctico.
El Cuestionario será el Instrumento utilizado en la presente Investigación y es
señalado por Arias (obicit) como “La modalidad de encuesta que se realiza de forma
escrita mediante un instrumento de formato en papel contentivo de una serie de
preguntas. Se le denomina cuestionario auto administrado porque debe ser llenado
por el encuestado, sin intervención del encuestador”. (Pág.74).
3.5.2. Instrumentos de Recolección de Datos
En otro orden de ideas, (Acevedo y Riva: 2000), “Redactan que el instrumento
consiste en un formulario diseñado para registrar la información que se obtiene
durante el proceso de recolección” (p.19). Se utilizó como instrumento el
cuestionario, está comprendido por 10 preguntas cerradas y de tipos dicotómicas (SI–
NO), establecido según la necesidad y cumplimiento de los objetivos, es por ello, que
34
el instrumento llevará a la obtención de los datos de la realidad a manera de obtener
la información más veraz a través de los Estudiantes, supervisores y trabajadores; una
vez recogida toda la información se procederá al procesamiento de los datos
obtenidos, estos resultados serán tabulados y posteriormente presentados en cuadros
mostrando las alternativas. (Ver anexo Nº 1)
3.6. Presentación de los Resultados
Ítem. Nº 1. ¿Cuenta la UNEFM con un banco didáctico para ensayos neumáticos
del laboratorio de Energética (LAEN) en el Complejo El Sabino?
Cuadro Nº 3. Resultados del ítem Nº 1
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 0 0
NO 356 100
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 1. Banco Didáctico Neumático
0%
100%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
35
Análisis: Los resultados arrojados en este ítem arrojaron que el 100% considera
que “No” hay un modulo didáctico que sea para fines prácticos de la instrumentación.
Ítem. Nº 2.- ¿Considera usted que un sistema neumático básico con fines
didáctico podría ser un factor del conocimiento a la operación de elementos de
trabajo como los actuadores?
Cuadro Nº 4. Resultados del ítem Nº 2
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 299 84
NO 57 16
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 2. Factor de conocimiento de actuadores
84%
16%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: En este sentido la mayoría de los encuestados responden de manera
positiva en la aplicación de un sistema neumático con fines didáctico que mejore la el
conocimiento a la operación de los actuadores dentro de las instalaciones del
laboratorio de energética (LAEN), apoyando a este con un 84% y resto de forma
36
negativa con 16%, todavía esta renuente a esta aplicación. La ejecución del sistema
didáctico para prácticas neumáticas, debe siempre tener presente el servicio del
suministro del aire comprimido que devenga el compresor
Ítem. Nº 3.- ¿Apoyaría Usted la iniciativa de desarrollar un diseño de un banco
didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética?
Cuadro Nº 5. Resultados del ítem Nº 3
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 246 96
NO 10 4
TOTAL 256 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 3. Diagnóstico actual
96%
4%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: Los resultados arrojados en este ítem se inclina en la alternativa del
“No”, un 4% considera que no se hace falta este modulo didáctico neumático y es
mejor observar los equipos existentes en el sistema hidráulico, mientras que un 96%
37
dice que sí, así se denota que esto favorece al óptimo a la implementación de nuevas
prácticas en el área de instrumentación y ampliar los conocimientos en el control
neumático básico.
Ítem. Nº 4.- ¿Estaría usted en la disposición de suministrar información
requerida en algún momento para el funcionamiento óptimo de los controles
neumáticos?
Cuadro Nº 6. Resultados del ítem Nº 4
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 260 73
NO 96 27
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 4. Funcionamiento Óptimo
73%
27%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: En este ítems la respuesta más relevante fue de un 73%, enfocan que es
muy importante el aporte de información, ya el diseño es innovador y la gran mayoría
38
de estudiantes son trabajadores a nivel industrial; por ende es asegurar que todo el
sistema opere en las condiciones deseadas; por otro lado, un 27% responde de forma
negativamente.
Ítem. Nº 5.- ¿De ser necesario usted estaría en disposición para recibir el
adiestramiento para el manejo y uso del banco didáctico para efectuar los
ensayos neumáticos?
Cuadro Nº 7. Resultados del ítem Nº 5
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 306 86
NO 50 14
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 5. Operatividad
86%
14%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: Los resultados arrojados en este ítem se inclina en la alternativa del 86%
que manifiesta que el adiestramiento de la operatividad del módulo neumático es
39
relevante para el buen manejo, calibración y uso de los dispositivos mecánicos y
neumáticos, debido a que los equipos tendrán una vida útil más larga y la fácil
operación en forma eficiente, mientras que un 14% dice que “No”.
Ítem. Nº 6.- ¿Conoce Usted sobre el panel de trabajo del módulo didáctico en los
ensayos neumáticos es confiable?
Cuadro Nº 8. Resultados del ítem Nº 6
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 171 48
NO 185 52
TOTAL 3 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 6. Reportes y/o información
48%
52%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: Se destaca con un 52% que no conocen los paneles de trabajo a seguir
para realizar un ensayo neumático y con un 48% que si conocen los pasos a seguir
40
por cursos de instrumentación recibidos en los bancos didácticos para realizar
prácticas de instrumentación para el proceso de control neumático.
Ítem. Nº 7.- ¿Apoyaría usted al proceso de implementación y prueba del banco
de didáctico para ensayos neumáticos en el laboratorio de energética?
Cuadro Nº 9. Resultados del ítem Nº 7
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 306 86
NO 50 14
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº7. Implementación y Prueba
86%
14%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: Este ítems se observa con un 86% dicen que “Si” y con un 14% que
“No”, esto denota que si se gran parte de la masa de estudiantes y trabajadores de la
UNEFM apoya el sistema de banco didáctico para ensayos neumático, considerando
una buena planificación al momento del proceso de implementación y prueba, en
41
consecuencia, debe aportar a corregir las desviaciones antes elaborar el proyecto con
miras a fortalecerlo.
Ítem. Nº 8.- ¿La ejecución de un diseño de banco didáctico de ensayos
neumáticos para el laboratorio de energética aportaría beneficios a la UNEFM -
El Sabino?
Cuadro Nº 10. Resultados del ítem Nº 8
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 356 100
NO 0 0
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 8. Beneficios a la UNEFM – El Sabino
100%
0%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: En este caso el 100% da una respuesta positiva, apoyando así la
ejecución de este diseño de banco didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio
de energética con el objetivo de asegurar la competitividad de la UNEFM por medio
42
de garantizar la disponibilidad y confiabilidad planeadas de la función deseada,
satisfacer todos los requisitos del sistema de calidad de la universidad, y cumplir con
todas las normas de seguridad y medio ambiente.
Ítem. Nº 9.- ¿Cree Usted que servirán de inducción práctica a los sistemas de
accionamiento mediante el montaje de los distintos tipos básicos de circuitos
neumáticos en cada ensayo?
Cuadro Nº 11. Resultados del ítem Nº 9
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 356 100
NO 0 0
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 9. Accionamiento controlado de las cargas y operación
100%
0%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: En su totalidad la comunidad de la Unefm en un 100% piensa que
mediante el desarrollo e implementación del montaje circuitos neumáticos en cada
ensayo se obtendrán el accionamiento de cargas y la comprobación de las operaciones
43
en cada caso. Además de la inducción técnica de diseño y adaptación de los circuitos
neumáticos para distintos tipos de aplicaciones prácticas.
Ítem. Nº 10.- ¿Cree usted la viabilidad del diseño del banco didáctico de ensayos
neumáticos depende de la selección de materiales es de fácil adquisición y bajo
costo?
Cuadro Nº 12. Resultados del ítem Nº 10
Alternativas Frecuencia
Absoluta
Frecuencia
Relativa (%)
SI 317 89
NO 39 11
TOTAL 356 100%
Fuente: Datos aportados por el Instrumento aplicado en la Investigación. Fuente: Naranjo, D. (2012).
Gráfico Nº 10. Viabilidad del diseño
89%
11%
SI
NO
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Análisis: Como se observa el 89% apunta el “Si” como apoyo a la viabilidad del
diseño dependerá de la calidad en la selección de materiales a menor costo, y con un
bajo resultado 11% el “No”.
44
3.7. Discusión de los Resultados.
La importancia del conocimiento de control de sistemas está en sus bases, en el
estudio básico de la tecnología que lo involucra, no se puede entender el
funcionamiento de cada uno de los dispositivos neumáticos, sin ingresar al
conocimiento de las variables, retroalimentación y variaciones de funciones
características, que conlleva a su estudio primario.
Tomando en cuenta la encuesta realizada la comunidad UNEFM apoya el diseño
de un banco didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética
(LAEN), donde la principal meta de este estudio técnico es llevar al estudiante a
conocer las ilimitadas aplicaciones en los que la neumática llega a ser primordial.
En la presentación de los resultados durante la encuesta se pudo apreciar que el
uso de la neumática garantiza un proceso preciso, seguro y de grandes prestaciones de
seguridad personal y disminución de la contaminación.
En su totalidad manifestaron la disposición de apoyar la iniciativa de desarrollar
este diseño del banco didáctico que permita mejorar los conocimientos de la
comunidad universitaria UNEFM y observar las funciones de cada uno de los
dispositivos de control, los actuadores y control de mando.
Finalmente, los encuestados en una totalidad de 100% opinaron en primer lugar en
estar a favor en que se implemente este diseño de un banco didáctico para ensayos
neumáticos y en segundo lugar mostraron gran interés en la disposición de otorgar la
información requerida para el sistema y a su vez recibir el adiestramiento necesario
para el manejo operacional y buen uso del mismo.
45
CAPÍTULO IV
APORTE DEL INVESTIGADOR
46
CAPÍTULO IV
APORTE DEL INVESTIGADOR
4.1. Planteamiento de la Investigación
En la actualidad el auge tecnológico hace inevitable la implementación de
estrategias innovadoras que permitan el uso de actividades científicas, tecnológicas y
sus aplicaciones, con la finalidad de crear espacios donde el sujeto pase de jugar un
papel pasivo, al de actor y creador de sus propias experiencias.
Las Unidades Curriculares Mecánica de los Fluidos y Termodinámicas Aplicadas
pertenecientes al pensum de estudio del programa de Ingeniería Mecánica de la
UNEFM, cuenta con herramientas didácticas para el análisis, evaluación y
funcionamiento de los diversos sistemas y equipos pertenecientes a dichas unidades.
Sin embargo, se hace necesaria la implementación de banco didáctico de ensayos
neumáticos aplicados al comportamiento de las variables que proporcionan datos de
presión, caudal y temperatura.
Hoy por hoy, el alumnado de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda” Complejo El Sabino Municipio Punta Cardón Estado Falcón, no cuenta con
suficiente material práctico en el área de instrumentación para llevar una preparación
apropiada, para evitar esto se ha optado por el diseño de este módulo, este proyecto
que ayudará a los estudiantes a tener mejor preparación en cuanto a sus estudios y
dará una mayor facilidad para estar en contacto con los profesores.
Por esto se implementará un proyecto de diseño de un banco didáctico de ensayos
neumáticos para que así los alumnos pongan en práctica su aprendizaje y puedan
aclarar sus dudas al realizar las prácticas en instrumentación o ensayos para los
tesistas o pasantes , y así enfocar que tipos de dificultades se tienen al realizarlas y el
cómo se deben resolver.
Con este módulo didáctico, en primer se podrá observar mejor lo explicado en la
clase de instrumentación y control, contando con el material necesario y solo tendrán
que preocuparse por saber la forma adecuadas en que se deben hacer las conexiones
correspondientes y poder lograr así una mayor facilidad de aprendizaje. En segundo
47
lugar comprenderá mejor la forma en que se realizan ciertos sistemas automatizados,
por ende los egresados de la universidad saldrán mejor preparados y con los
conocimientos necesarios que exigen las empresas.
4.2. Objetivos de la Investigación
4.2.1. Objetivo General
Diseñar un Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos para el Laboratorio de
Energética (LAEN) de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda” Complejo El Sabino - Estado Falcón.
4.2.2. Objetivos Específicos
Diagnosticar de la situación actual del Laboratorio de Energética
Identificar los elementos que integran un circuitos neumático
Diseñar y evaluar el banco didáctico de ensayos neumáticos.
Estimar los costos para el banco didáctico
48
4.2.3 Método Approach
Cuadro N° 13. Método Approach
Fases Objetivas (Objetivos de Campo)
Anunciar los
objetivos
- Diagnosticar de la situación actual del Laboratorio de Energética
- Identificar los elementos que integran los circuitos neumático
- Diseñar y evaluar el banco didáctico de ensayos neumáticos.
- Estimar los costos para el banco didáctico
Presentar el
problema
- Experiencia prácticas con las clases teóricas
- Seguridad en el uso instrumentos
- Minimizar los costos administrativos y aumento de producción académica
Presentar la
realidad
La necesidad que tiene el laboratorio de energética (LAEN) en la UNEFM, es de diseñar un banco didáctico de ensayos
neumáticos que servirá como una herramienta de innovación tecnológica en el área de instrumentación y control eficiente para
mejorar la calidad académica de los estudiantes en sus prácticas como también ensayos de tesistas o pasantes.
Reacciones
- La falta de herramientas y espacio físico para realizar ensayos neumáticos controlada en tiempo real en la UNEFM
- Desorden en la ubicación e identificación de los equipos.
Fases Subjetivas (Objetivos Teóricos)
Opiniones - Falta de un sistema de control neumático para el aprendizaje sobre el manejo de actuadores, válvulas, compresores entre otros
- Causas técnicas (la falta de repuestos de calidad, por las exportaciones).
- Causas económicas (altos costos de reparación).
Acciones - Adiestramiento al personal para realizar el manejo y uso del módulo didáctico de ensayos neumáticos básicos.
- Progreso en la comunicación entre operarios y usuarios.
- Mejoramiento en la productividad y calidad del servicio.
Conclusiones Cumplimiento en la producción y mejoramiento de la imagen académica de la UNEFM.
Horizontes Avance y beneficios para universidad en controles automatizados con la implementación del banco didáctico neumático básico.
Fuente: Naranjo, D. (2012).
49
4.3. Estrategias y Acciones de la Investigación
4.3.1. Análisis Situacional
Al comenzar esta investigación se realizaron estudios intenso para poder
determinar la problemática por la cual atraviesa la Universidad Nacional
Experimental Francisco de Miranda, la misma se determina por un diseño para el
laboratorio de energética (LAEN), mediante la implementación de un banco didáctico
para ensayos neumáticos, el cual le permite a la organización la habilidad de
aprendizaje de controles automáticos correspondiente al área de instrumentación y
control en tiempo real de la experiencia práctica y así mantener un buen servicio
seguro e igualmente ayudará a determinar los elementos necesarios en la logística
académica y laboral acordes a la realidad de la organización.
Es trascendental enfatizar, que se realizó un estudio meticuloso en relación de los
sistemas didácticos en el mercado, con la finalidad de facilitar un cambio en los
procesos técnicos y ver la factibilidad económica para la implementación de este
diseño innovador en busca del crecimiento de la producción y afirmar el máximo
beneficio operativo mediante prácticas tangibles, tecnológicas y económicas,
resaltando el fin principal de la investigación en estudio y optimizar en forma
perdurable la estrategia académica.
4.3.2. Identificar los elementos para Implementar el banco didáctico neumático
El fluido que usa la neumática es el aire comprimido, y es una de las energías más
antiguas utilizada por el hombre, debido a las nuevas exigencias de automatización y
racionalización del trabajo en las industrias. Estando hoy en día ampliamente
implantado en todo tipo de industria.
La identificación de los elementos para la adecuada implementación del banco
didáctico neumático, podemos destacar lo siguiente:
4.3.2.1 Símbolos del Banco Didáctico Circuitos Neumáticos Básicos.
La norma UNE-101-149- 86 se encarga de representar los símbolos que se
representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e
hidráulicos.
50
La norma establece las reglas de representación de las válvulas así como su
designación. Los símbolos más utilizados son los siguientes:
Figura Nº 10. Símbolos del Banco didáctico de Circuitos Neumáticos Básicos
Fuente: http://repositorio.espe.edu.ec.
51
Figura Nº 11. Otros Símbolos Accesorios del Banco Didáctico
Fuente: http://repositorio.espe.edu.ec.
Uno de los ejemplos de los ensayos circuito neumáticos completo con los
símbolos normalizados en la experiencia con el banco didáctico es el siguiente:
Figura Nº 12. Simbología de Circuito Neumático
Fuente: Naranjo, D. (2012).
52
4.3.2.2 Elementos Básicos de un Circuito Neumático
Los elementos básicos para la implementación neumático de un banco didáctico
son los siguientes:
El Generador de Aire Comprimido: Es el dispositivo que comprime el aire de
la atmósfera hasta que alcanza la presión de funcionamiento de la instalación.
Generalmente se asocia con un tanque donde se almacena el aire para su posterior
utilización.
Las Tuberías y los conductos: a través de los que se canaliza el aire para que
llegue a todos los elementos.
Los actuadores, como cilindros y motores, que son los encargados de
transformar la presión del aire en trabajo útil.
Los elementos de mando y control, como las válvulas distribuidoras, se
encargan de permitir o no el paso del aire según las condiciones preestablecidas.
4.3.4. Diseño de la Investigación
El diseño de un banco didáctico para ensayos neumático envuelve desde los
principios básicos hasta los cursos de planificación, control y manejo de un sistema
de red con equipamiento completo. Este Sistema de aprendizaje cubre los temas
tecnológicos actuales de los campos de la neumática, lo que produce los detalles que
establecen la forma en la que el sistema cumplirá con los requerimientos identificados
durante la fase de análisis.
El diseño de un sistema de seguridad puede resultar una ecuación complicada con
muchas variables. Si bien las estrategias específicas del diseño de un sistema de
seguridad están más allá del alcance de este informe, es probable que cualquier
diseño contemple estos aspectos:
Costo de los equipos: Las restricciones de presupuesto suelen limitar el uso
extensivo de equipos de identificación de alta confiabilidad. El enfoque
habitual consiste en implementar una gama de técnicas apropiadas para varios
niveles de seguridad.
53
Combinación de tecnologías: Es posible aumentar la confiabilidad de la
identificación en cualquier nivel, combinando tecnologías de bajo costo de
modo que el nivel más remoto tenga la protección combinada de los
perímetros concéntricos de más fácil acceso que los rodean.
Aceptación de los usuarios: (El factor “molestia”). La facilidad de uso y la
confiabilidad de la identificación son aspectos importantes para prevenir que
los sistemas se conviertan en una fuente de frustración y una tentación de
alterar el sistema.
Escalabilidad: ¿Se puede aumentar la implementación del diseño según
aumenten las necesidades, los fondos y la confianza en la tecnología?
Retrocompatibilidad: ¿El nuevo diseño es compatible con los elementos de un
sistema anterior ya implementado? La utilización de la totalidad o parte de un
sistema existente reduce el costo de implementación.
4.3.6. Evaluación del Sistema Didáctico
La evaluación de un sistema se lleva a cabo para identificar puntos débiles y
fuertes. La evaluación ocurre a los largo de cualquiera de las siguientes dimensiones:
Evaluación operacional: Valoración de la forma en que funciona el sistema,
incluyendo su facilidad de uso, tiempo de respuestas, lo adecuado de los formatos de
información, confiabilidad global y nivel de utilización.
Impacto organizacional: Identificación y medición de los beneficios para la
organización en áreas tales como finanzas (costos, ingresos y ganancias), eficiencia
operacional e impacto competitivo. También se incluye el impacto sobre el flujo de
información interno y externo.
Opinión de los administradores: Evaluación de las actitudes de directivos y
administradores dentro de la organización así como de los usuarios finales.
Desempeño del desarrollo: La evaluación del proceso de desarrollo de acuerdo
con criterios tales como tiempo y esfuerzo de desarrollo, concuerdan con
presupuestos y estándares y otros criterios de administración de proyectos. También
se incluye la valoración de los métodos y herramientas utilizadas en el desarrollo.
54
4.3.4. Estudio de la Factibilidad
Ya existen tecnologías, y son cada vez más caras, para implementar una amplia
gama de soluciones basadas en principios de instrumentación. Al combinar una
evaluación de tolerancia a los riesgos con un análisis de los requisitos de acceso y
las tecnologías disponibles en el mercado, es posible diseñar un sistema de
seguridad eficaz para brindar un equilibrio razonable entre protección y costo.
Un resultado importante de la investigación preliminar es la determinación de
que el sistema del banco didáctico en la rama de circuitos neumáticos solicitado sea
factible. El estudio de factibilidad se a lleva a cabo con la información de un
pequeño grupo de empresa que está familiarizado con la tecnología adecuada como
es la Festo y por otra parte el personal de coordinación del laboratorio de energética,
para este sistema de aprendizaje por medio de ensayos y prácticas sean eficientes,
ya que son personas expertas en los procesos de análisis y diseño de sistemas
didácticos.
4.4. Justificación e Importancia de la Investigación
Las organizaciones deben considerar muchos factores cuando se implementa un
nuevo sistema de control neumático, incluyendo: Que requerimientos de los bancos
didácticos, de desempeño y de seguridad son necesarios; cual es el nivel de
integración necesario con las aplicaciones reales de la industrias, como implementar
una arquitectura del sistema que cumpla con los requerimientos de seguridad de
forma costo efectiva; que tecnología debe ser usada para satisfacer los requerimientos
del laboratorio de energética (LAEN); como será manejado el ciclo de vida de la
dispositivos para un circuito neumático; como hará la universidad UNEFM para
migrar hacia una nueva tecnología, y al mismo tiempo sacar provecho de los sistemas
preexistentes de control automático.
Para la universidad, es relevante la productividad y la seguridad de los estudiantes,
trabajadores y el de los equipos, es por ello, que cualquiera que desee trabajar el
campo de la neumática, debe conocer algo más componentes y los circuitos; como
también, los aspectos más resaltantes es el recurso humano, tener un personal técnico
55
competente, luchador, competitivo, entre otros, será sinónimo de éxitos que en la
actualidad representa un proceso de cambio en el equipo.
El interés de llevar a cabo la realización de este estudio, es por la importancia que
tiene para la Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”, diseñar e
implantar en un futuro un banco didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio
de energética, así reforzar el sistema de aprendizaje a largo plazo en el área de
instrumentación y control, crear un elevado grado de motivación entre los estudiantes.
Por otro lado, es relevante para la UNEFM; ya que con su aplicación se espera
minimizar los costos, maximizar la producción, búsqueda de confiabilidad que
responda las operaciones académicas, para poder cumplir con el proceso de
producción establecida, incorporar nueva tecnología que permite mejorar el
rendimiento y minorar los costos, suplir de servicios necesarios para la continuidad
operacional de los equipos e instalaciones.
Desde el punto de vista teórico se busca hacer ahínco en la base teórica donde se
apoya la investigación; metodológicamente, en tanto las técnicas como en los
instrumentos los usen de contribución para el estudio de temas semejantes por otros
investigadores y desde el punto de vista práctico, pretende que éste estudio sirva
como marco de referencia para activar y profundizar investigaciones sobre los
sistemas de control automático; dando respuestas a la problemática planteada, y de
esta manera establecer un proyecto en el ámbito de seguridad, confidencialidad y
garantía, superando así los viejos esquemas manuales llevados hasta el momento, que
en la actualidad son obsoletos.
Al igual desde un punto de vista tecnológico ya que los procesos rutinarios en
forma manual procesan información lenta, y mediante la aplicación de esta se podrán
llevar a un sistema de información automatizado para así garantizar un mejor trato en
la información ya que la automatización es un método donde se trasfieren tareas de
producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de
elementos tecnológicos.
56
Como punto de vista metodológico esta investigación podría servir de consulta
para todos los estudiantes de la carrera de controles automáticos o afines, además
podrá utilizarse como antecedente a futuras investigaciones de la misma naturaleza.
El diseño del sistema debe considerar que características de seguridad son
necesarias para ser implementadas, dado el ambiente del sistema y de la probabilidad
real de un ataque.
57
4.5. Plan de Acción de la Investigación
Cuadro N° 14. Plan de Acción.
Fuente: Naranjo, D. (2012).
OBJETIVO GENERAL: Diseñar un Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos para el Laboratorio de Energética (LAEN) de la Universidad Nacional
Experimental “Francisco de Miranda” Complejo El Sabino - Estado Falcón.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESTRATEGIAS DE
ACCIÓN
TÉCNICAS TIEMPO RECURSOS RESPONSABLES
-Diagnosticar de la situación actual
del laboratorio de energética (LAEN)
con respecto al diseño de un banco
didáctico de ensayos neumáticos
Indagar la necesidad de crear
un banco didáctico de ensayos
neumáticos
Observación
directa, entrevista
y análisis.
1 semanas -Computadora.
- Cuaderno de
anotaciones.
- Lápices
- Recurso
financieros
UNEFM
El Investigador
-Identificar los elementos que
integran los circuitos neumáticos
básicos que requieren los bancos
didácticos.
Búsqueda y análisis de los
criterios de evaluación del
diseño del banco didáctico
2 meses. - Papel.
- Libro de
anotaciones.
UNEFM
-Diseñar y evaluar el banco
didáctico de ensayos neumáticos para
el laboratorio de energético (LAEN)
Establecer estudio del
proyecto
-Observación
directa.
3 meses. - Papel.
- Libro de
anotaciones.
- Reuniones
UNEFM
Estimar los costos para el banco
didáctico
Diseño del Banco Didáctico Análisis de costo.
Análisis técnico
2 meses. - Papel.
- Libro de
anotaciones.
UNEFM
58
4.5.1 Diseño del Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos
Este estudio se centra en el análisis y mejoramiento tecnológico de los sistemas de
controles neumáticos que se ha presentado específicamente para el laboratorio de
energética (LAEN) en la UNEFM, de allí la necesidad de diseñar un banco didáctico
de ensayos neumáticos de esta organización universitaria que mejore el proceso
seguridad, aplicaciones reales industriales, motivación y aprendizaje de los usuarios e
innovación de nueva tecnología, cuya implementación sea viable a futuro.
4.5.1.1 Criterios para el Diseño del Sistema automático
Al momento de diseñar cualquier elemento o dispositivo de control automático
(neumático, mecánico, eléctrico entre otros), se hace necesario establecer ciertos
parámetros que determinen el funcionamiento optimo de la maquina y que a su vez
garanticen una operación continua de la misma. Estos criterios son los siguientes:
(Ver figura Nº 14)
Figura 13. Parámetros del Diseño del Banco Didáctico
Fuente: Naranjo, D. (2012).
Seguridad y confiabilidad: En los diseños de dispositivos o mecanismos es
responsabilidad del diseñador lo que suceda con la misma, por esta razón se deben
ajustar factores de seguridad adecuados a la carga a soportar por cada elemento. La
adecuación de estos factores se debe a que un excesivo factor de seguridad se ve
59
reflejado en un elevado costo de la máquina y un factor de seguridad bajo refleja poca
durabilidad y baja confiabilidad del equipo en operación.
Fácil operación y mantenimiento: Esta consideración se plasma pensando en el
operador y/o personal que está en contacto con la máquina, los cuales son los
pequeños productores que realizan ellos mismos esta función, sin contar con personal
técnico ya que esto representaría costos y problemas anexos, todo esto siempre
preservando la ergonomía del diseño. El mantenimiento es influyente en la vida útil
de la máquina y los dispositivos que la constituyen.
Funcional y resistente: el diseño debe tener como característica fundamental la
resistencia de los materiales con el cual será construido, garantizando así que su
estructura no fallará en operaciones normales.
Materiales de fácil adquisición y bajo costo: Los materiales utilizados para el
diseño se encuentran de manera muy accesible y sencilla en el mercado regional y
los costos son viables. La selección de estos materiales se realizó con el fin de,
minimizar los costos de fabricación del mecanismo para el banco didáctico de
ensayos neumáticos, teniendo en cuenta siempre los criterios de resistencia,
durabilidad e seguridad industrial.
Facilidad de Transportar: Esto orientado a que la máquina está provista de los
elementos que faciliten el traslado de la misma de un lugar a otro, lográndose esto en
la forma más sencilla posible ya que esta es de dimensiones apropiadas, además de
ser compacta.
4.5.1.2 Consideraciones del Diseño
Los modelos de los sistemas automáticos basado en encontrados en el mercado
poseen banco didáctico de ensayos para los circuitos neumáticos básicos basados en
el mismo principio, por eso es necesario definir las consideraciones del diseño en
función de la capacidad trabajo en el acceso crítico en el área de la instrumentación y
control que conlleve a situaciones de prácticas reales a nivel industrial y su
aprendizaje mínima inversión con seguridad. (Ver Anexo 2)
60
El sistema que se diseñará para ensayo neumáticos básicos, se considera las
condiciones de tecnología de un sistema de aprendizaje por medio de un módulo
didáctico, y entre los beneficios que presentan tenemos:
La lectura es cómoda y se ajusta con precisión.
Accionamiento directo e indirecto
Se puede tener un mejor control de calidad, ofreciendo mejor servicio al
usuario.
Es posible cálculos de parámetros básicos y análisis del circuitos
4.5.1.3 Ingeniería Básica y Conceptual del Sistema Automático
En el mercado existe diversidad de banco didáctico de ensayos neumáticos para
ejercicios de proyectos basados en aplicaciones industriales en los cuales se adaptan a
los requerimientos del usuario. Seguidamente se mencionan los distintos modelos
existentes:
4.5.1.3.1 Entrenador de Neumática Industrial
Figura 14. Entrenador Neumático Industrial NI-JDM-100
Fuente: http://www.industria.argentina.com
61
Es un módulo entrenador básico sobre la neumática industrial para una amplia
gama de áreas en:
Instrumentación y control de proceso
Instrumentación de medición
Servocontrol
Hidráulica y Neumática
4.5.1.3.1.1 Características
Base Montaje: Con serigrafía de componentes neumáticos según norma DIN.
Fácil Mantenimiento: En el caso de averías por golpes o alteraciones en el
suministro aire comprimido, la reparación es muy sencilla y los repuestos en su
mayoría son fabricados en Argentina sin depender directamente de insumos
extranjeros.
Cilindro Accionador de Doble Acción: Tubo cilindro cerrado de doble acción
según especificaciones ISO-020-100-0
Figura 15. Cilindro Accionador de Doble Acción
Fuente: http://www.industria.argentina.com
Cilindro accionador de simple acción: Es un componente cilindro cerrado de
simple acción según especificaciones ISO-020-025-0
Figura 16. Cilindro Accionador de Simple Acción
Fuente: http://www.industria.argentina.com
62
Componentes de Neumática Industrial Marca Carnozzi
Este conjunto didáctico se recomienda usar los elementos sin agregar aceite ya
que los componentes están pre lubricados.
Figura 17. Componentes de Neumática Carnozzi
Válvula de Control 5/2 con Indicador
Válvula de Control 3/2 con Rodillo
Válvula de Control 3/2 con Pulsador
Válvula de Control 3/2 con Selector
Válvula de Venteo de VSC588-1/8”
Válvula de accionamiento manual colisante
3/2 + Acople adaptador 6mm-1/8+ 4 salidas
Válvula Reguladora de Caudal RFU482-1/8
Filtro de Aire y Regulador
Fuente: http://www.industria.argentina.com
No Posee Compresor: Para poder llevar a cabo las prácticas previstas en el
manual, el usuario deberá contar con un suministro de aire comprimido capaz de
entregar 10 litros/min a 3 bares.
Kit de Conectores y Tuberías Sang A: Conjunto de conectores y distribuidores
para llevar a cabo con comodidad las prácticas propuestas y algunos trabajos de
proyecto que el usuario quiera encarar.
63
Figura 19. Kit de Conectores y Tuberías Sang A
Fuente: http://www.industria.argentina.com
4.5.1.3.1.2. Guías y Trabajos Prácticos Propuestos:
Familiarización con los componentes y sus símbolos.
Comando de un cilindro de simple efecto sin control de velocidad-
Comando de un cilindro de simple efecto con ajuste de velocidad de acción.
Comando de un circuito con válvula de control para determinar presencia de
objetos.
Comando directo de un cilindro de doble efecto Comando indirecto de un
cilindro de doble efecto con ajuste de velocidad de acción
Comando indirecto de un cilindro de doble efecto con ajuste de velocidad de
retracción
Comando indirecto de un cilindro de doble efecto con ajuste de velocidad de
acción y retracción
Comando de un cilindro de doble efecto con fines de carrera
Comando de un cilindro de doble efecto con válvula de venteo
Lógica secuencial, ciclo completo con botón de arranque
Comando de un cilindro de doble acción con botón de arranque y retorno
automático por fin de carrera
Comando de un cilindro de doble efecto con temporizador
Lógica secuencial-combinacional compleja con dos cilindros de doble efecto
64
4.5.1.3.2 Sistema Modular de Estaciones de Trabajo
Figura 20. Sistema Modular de Estaciones de Trabajo
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
4.5.1.3.2.1 Característica
Práctico: Este sistema modular de estaciones de trabajo para formación básica y
continuada, incluye muchas características prácticas para facilitar el aprendizaje.
Se pone a disposición un sistema de almacenamiento universal que puede ser
utilizado sin modificaciones para impartir clases de neumática, hidráulica o
electrotecnia. La atención prestada al diseño y las funciones, como característica
esencial, es evidente en cada detalle práctico.
Versátil: Un simple vistazo a su estructura básica es suficiente para ver que los
diversos elementos de la gama de mobiliario El bastidor pueden combinarse para
cubrir cualquier necesidad. Con tan sólo unos pocos componentes individuales
bien pensados, es posible conseguir resultados que encajan con las necesidades
del usuario, espacio disponible y requerimientos técnicos. El diseño funcional de
las columnas perfiladas proporciona la llave de la estructura modular. Como
punto central de fijación, abre incontables posibilidades para las configuraciones
que se deseen.
Resistente: Incluso los notables esfuerzos mecánicos producidos por el servo
hidráulico, la neumática proporcional o el uso de robots, por ejemplo, no plantean
problemas para el sistema bastidor. Su diseño resistente a distorsiones y el
recubrimiento de alta calidad de las estaciones y del bastidor aseguran una larga
vida útil incluso baja cargas notables.
65
Ampliable: El bastidor consiste en unidades básicas móviles y estacionarias con
bandejas para cables/aceite, varias unidades de montaje, unidades con cajones
fijas y rodantes para almacenamiento y una amplia gama de accesorios.
Doblemente robusto: Las unidades de cajones bloqueables, completamente
extensibles y con tope de seguridad, pueden soportar hasta una carga de 20 kg
por cajón. El embalaje para el transporte de los conjuntos de neumática e
hidráulica también puede utilizarse como bandejas para cajones. Esto ahorra
material y le ofrece un rápido vistazo del contenido del cajón.
Figura 21. Cajones bloqueables
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Bastidores de Montaje (ER o A4): Los bastidores de montaje para las estaciones de
trabajo están diseñados para acoger tableros de ejercicios y varias unidades ER de
Festo Didactic y de otros fabricantes. El bastidor de montaje ER es compatible con
los componentes electrónicos de los paquetes de formación. Alternativamente puede
optar por un bastidor de montaje A4 – el estándar en electrotecnia.
Figura 22. Bastidores de Montaje ER/A4
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
66
4.5.1.3.2.2 Bastidor de Montaje Móvil
Flexible y Modular: El bastidor es de diseño modular y ofrece una gama casi
ilimitada de posibles configuraciones para sus estaciones Learnline.
Alta movilidad y óptimo uso del espacio: Pueden crearse estaciones para
trabajo en grupo o individuales con un mínimo esfuerzo siempre que sea
necesario. También es posible unir varias estaciones. Esta estación móvil está
diseñada de tal forma que permite trabajar y realizar ejercicios
simultáneamente a varias personas. A esto se le añade la disponibilidad de dos
unidades de cajones fijas que aseguran un rápido y fácil acceso a los
componentes necesarios del sistema de aprendizaje.
Uso óptimo del espacio: El posicionado de la placa de almacenamiento
significa que el espacio libre entre las unidades de cajones fijos puede
utilizarse para caja de herramientas u otros sistemas de almacenamiento. El
grupo hidráulico con una sola bomba se ajusta convenientemente junto a la
placa perfilada de 1100 mm.
Alta movilidad y óptimo uso del espacio: Pueden crearse estaciones para
trabajo en grupo o individuales con un mínimo esfuerzo siempre que sea
necesario. También es posible unir varias estaciones. Esta estación móvil está
diseñada de tal forma que permite trabajar y realizar ejercicios
simultáneamente a varias personas. A esto se le añade la disponibilidad de dos
unidades de cajones fijas que aseguran un rápido y fácil acceso a los
componentes necesarios del sistema de aprendizaje.
Uso óptimo del espacio: El posicionado de la placa de almacenamiento
significa que el espacio libre entre las unidades de cajones fijos puede
utilizarse para caja de herramientas u otros sistemas de almacenamiento. El
grupo hidráulico con una sola bomba se ajusta convenientemente junto a la
placa perfilada de 1100 mm.
Hidráulica para alumnos aventajados: El grupo hidráulico de doble bomba
cabe limpiamente es el bastidor junto a la unidad de cajones fija, en la que no
67
se necesitan fijaciones adicionales. El depósito de medición de descarga
también cabe junto a la placa perfilada de 1100 mm.
Formación en neumática y electrónica: La placa de almacenamiento puede
soportar hasta dos compresores. Además de la placa perfilada de 700 mm,
pueden utilizarse otros bastidores de montaje para componentes en formato
A4, por ejemplo.
La placa perfilada en aluminio anodizado forma la base de todos los
equipos de formación de Festo Didactic. Todos los componentes de fijan de
forma segura en las ranuras de la placa perfilada. Hay ranuras en cada laso y,
si es necesario, pueden montarse componentes en ambos lados. Las ranuras
son compatibles con el sistema de perfiles. Dimensiones de retícula: 50 mm.
Vertical o inclinado: Elija la placa perfilada vertical si desea utilizar el sobre
de la mesa para libros o para ordenadores portátiles, por ejemplo. O, si la
estación va a utilizarse desde ambos lados, opte por la unidad de inclinación
con una placa perfilada adicional, para adaptar la inclinación de la placa a sus
requerimientos. Los tipos preferidos y Ampliables de forma flexible.
Figura 23. Tipos de placas perfiladas de los bastidores
Con placa perfilada de 1100 x 700 mm y bastidor ER.
Con placa perfilada de 700 x 700 mm y bastidor ER
Con 2x placa perfilada de 700 x 700 mm y bastidor ER.
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
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4.5.1.3.2.3 Compresor
Compresor lubricado con aceite, ultra silencioso (45 dB (A)). Ideal para su
utilización en aulas. Con manorreductor y condensador de agua.
Presión: máx. 800 kPa (8 bar)
Capacidad de aspiración: 50 l/min
Volumen del depósito: 24 l
Salida de aire comprimido: ¼“ o KD4
Emisión acústica: 45 dB (A)/1 m
Tiempo de utilización: máx. 50 %
Regulador de presión con manómetro
Ejecución: 230 V/50 Hz
Con zócalo de conexión y cable de potencia adecuado para:
DE, FR, NO, SE, FI, PT, ES, AT, NL, BE, GR, TR, IT, DK, IR, ID.
Ejecución: 100 – 120 V/50 – 60 Hz
Con zócalo de conexión.
Figura 24. Compresor Festo
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
4.5.1.3.2.4. Guías y Trabajos Prácticos Propuestos:
Diecinueve ejercicios de complejidad creciente, apropiados para el conjunto de
equipos TP 101, brindan la plataforma ideal para la iniciación a la neumática. El
planteamiento de problemas reales con plan de instalación, tareas concretas del
proyecto y detallado material de apoyo para su aplicación profesional, preparan a los
alumnos de manera inmejorable para trabajar en entornos industriales. La novedad en
69
la presente edición es la separación de la documentación en manual y colección de
ejercicios. El manual incluye la solución modelo correspondiente a cada hoja de
trabajo de la colección de ejercicios.
El manual de trabajo incluye:
Soluciones modelo
Indicaciones didácticas
CD-ROM multimedia con gráficos, fotos de aplicaciones industriales,
animaciones y esquemas de circuito de FluidSIM®
Hojas de trabajo para los alumnos
Figura 25. Manual de Trabajo Festo
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
4.5.1.3.2.5. Componentes más importantes en conjunto
Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador, normalmente cerrada
Figura 26. Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador (NC)
TP 101, TP 102, BIBB-P, TP 111, FP 1130
Construcción :Válvula de asiento, accionamiento
directo, unilateral, retorno por muelle
Margen de presión :0 – 800 kPa (0 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :60 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
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Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador, normalmente abierta
Figura 27. Válvula de 3/2 vías accionada por pulsador (NA)
TP 101, BIBB-P
Construcción :Válvula de asiento, accionamiento
directo, unilateral, retorno por muelle
Margen de presión :0 – 800 kPa (0 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :60 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Válvula de 5/2 vías con interruptor selector manual: Esta válvula
combinada se comporta como una válvula de 5/2 vías. La válvula se acciona
girando el selector. Al soltar el selector, se mantiene el estado del circuito.
Figura 28. Válvula de 5/2 vías con interruptor manual
TP 101, BIBB-P
Construcción :Válvula de asiento, accionamiento
directo, unilateral, retorno por muelle
Margen de presión :0 – 800 kPa (0 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :60 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Válvula de 3/2 vías con interruptor selector (NC): La válvula se acciona
girando el selector. Al soltar el selector, se mantiene el estado del circuito.
Cuando se gira de nuevo el selector a su posición normal, la válvula regresa a
su posición inicial por medio de un muelle de retorno
Figura 29. Válvula de 3/2 vías con interruptor Selector (NC)
TP 102,
Construcción :Válvula de asiento, accionamiento
directo, unilateral, retorno por muelle
Margen de presión :0 – 800 kPa (0 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :60 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
71
Válvula de 3/2 vías accionada por rodillo, cerrada en reposo: La válvula
de rodillo es accionada cuando se presiona el rodillo, por ejemplo, por la leva
de un cilindro. Al soltar el rodillo, la válvula regresa a su posición inicial por
medio de un muelle de retorno.
Figura 30. Válvula de 3/2 vías accionada por rodillo, cerrada en reposo
TP 101, TP103, BIBB-P
Construcción :Válvula de asiento, accionamiento
directo, unilateral, retorno por muelle
Margen de presión :0 – 800 kPa (0 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :80 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Detector de proximidad neumático, con fijación para cilindro: Válvula de
2/3 vías cerrada en reposo, accionada magnéticamente. Conector rápido de
precisión para tubos flexibles.
Figura 31. Detector de proximidad neumático, con fijación para cilindro
PUN-4 x 0,75 calibrados interna o externamente
Sistema de fijación para ranura para sensores 8
Gama de presión: de 200 a 800 kPa (de 2 a 8 bar)
Tiempo de conmutación (Con./Desc.): 22 ms/52 ms
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Temporizador Neumático, Normalmente Cerrado: Válvula de 2/3 vías
cerrada en reposo, accionada magnéticamente. Conector rápido de precisión
para tubos flexibles.
Figura 32. Temporizador Neumático, Normalmente Cerrado
TP 101 (a partir de 2005), BIBB-P (a partir de 2005)
Temporizador neumático (válvula temporizadora). El
temporizador permite el paso de la presión de la
conexión de entrada 1 hacia la conexión de utilización 2
al término del tiempo de retardo previamente ajustado.
Con un botón ajustable puede modificarse el tiempo de
retardo de forma progresiva entre 2 y 30 seg.
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
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Válvula de Secuencia: Válvula de 2/3 vías cerrada en reposo, accionada
magnéticamente. Conector rápido de precisión para tubos flexibles.
Figura 33. Válvula de Secuencia
TP 101 , BIBB-P
Construcción :Válvula de asiento, muelle de retorno
Margen de presión funciona.:180 – 800 kPa (1.8 – 8 bar)
Margen de presión Pilotaje.:100 – 800 kPa (1 – 8 bar)
Caudal nominal 1...2 :100 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Válvula de 3/2 vías accionadas por un lado: Válvula de corredera de mando
directo monoestable con reposición por muelle mecánica, normalmente
cerrada. Reequipable en posición de reposo abierta. Racor rápido roscado para
tubos flexibles de material sintético PUN-4 x 0,75 o para tubos flexibles
calibrados interna o externamente. Sistema de fijación rápida Quick-Fix®
para panel de prácticas perfilado. Simbolismo, designación de tomas y
posición de toma según DIN ISO 1219.
Figura 34. Válvula de 3/2 vías accionadas por un lado
Presión funciona.:-90 – 1000 kPa (-0.9 – 10 bar)
Presión de Mando.:150 – 1000 kPa (1.5 – 10 bar)
Apropiada para funcionamiento en vacío y reversible
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Válvula de 5/2 vías accionado neumáticamente en ambos lado: Válvula de
corredera de mando directo biestable. Racor rápido roscado para tubos
flexibles de material sintético PUN-4 x 0,75 o para tubos flexibles calibrados
interna o externamente. Sistema de fijación rápida Quick-Fix® para panel de
prácticas perfilado. Simbolismo, designación de tomas y posición de toma
según DIN ISO 1219.
73
Figura 35. Válvula de 3/2 vías accionadas por un lado
Presión funciona.:-90 – 1000 kPa (-0.9 – 10 bar)
Presión de Mando.:150 – 1000 kPa (1.5 – 10 bar)
Apropiada para funcionamiento en vacío y reversible
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Escape Rápido: Válvula de escape rápido con silenciador incorporado.
Figura 36. Escape Rápido
Construcción: Válvula de asiento
Margen de presión: 50 – 1000 kPa (0,5 – 10 bar)
Caudal nominal 1...2: 300 l/min
Caudal nominal 2...3: 390 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Regulador de Flujo Unidireccional: El regulador de flujo unidireccional es
una combinación de un regulador de flujo y un anti retorno. La sección de
paso restringida puede ajustarse por medio de un tornillo moleteado.
Figura 37. Regulador de Flujo Unidireccional
Construcción: Regulador de flujo unidireccional
Margen de presión: 20 – 1000 kPa (0,2 – 10 bar)
Caudal nominal
en sentido restringido: 0 – 85 l/min
en sentido libre: 100 – 110 l/min
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Cilindro de Simple efecto: El cilindro de simple efecto con leva de control.
74
Figura 38. Cilindro de Simple efecto
TP 101, BIBB-P, TP 201, TP 301
Construcción: Cilindro de émbolo
Presión de funcionamiento: Máximo 1000 kPa (10 bar)
Carrera: Máximo 50 mm
Fuerza a 600 kPa (6 bar): 150 N
Fuerza mínima del muelle de retorno: 13,5 N
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Cilindro de Doble efecto: El cilindro de simple efecto con leva de control.
Figura 39. Cilindro de Doble efecto
TP 101, BIBB-P, TP 201, TP 301
Construcción: Cilindro de émbolo
Presión de funcionamiento: Máximo 1000 kPa (10 bar)
Carrera: Máximo 100 mm
Fuerza a 600 kPa (6 bar): 165 N
Fuerza de retroceso a 600kPa (6 bar): 140 N
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Válvula de interrupción con filtro y regulador: El cilindro de simple efecto
con leva de control.
Figura 40. Válvula de interrupción con filtro y regulador
TP 101, BIBB-P, TP 201, TP 301 (desde 2005)
Tipo filtro sinterizado con separador de agua, regulador
de émbolo
Caudal nominal normal 120 l/min
Gama de regulación de la presión 50-700kPa (0,5-7 bar)
Unidad filtrante 40 µm
Empalme G 1/8, QS-6, tubo flexible PUN 6x1
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Manómetro: El manómetro muestra la presión en los circuitos de control
neumáticos
Figura 41. Manómetro
TP 101, BIBB-P, TP 111
Construcción: Manómetro con tubo de Bourdon
Margen de indicación: 0 – 1000 kPa (0 – 10 bar)
Clase de calidad: 1,6
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
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Distribuidor de Aire: Distribuidor de aire con ocho válvulas de anti retorno
autocerrantes. Un distribuidor común (QS-6 para tubo de plástico PUN 6 x 1)
permite alimentar aire comprimido al control a través de ocho conexiones
individuales (QS-4 para tubo de plástico PUN 4 x 0.75).
Figura 42. Distribuidor de Aire
TP 101, BIBB-P, TP 111, TP301
Conexión: G 1/8
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
Tubo de Plástico: Especialmente flexible y seguro en lo referente a la
presión, unidad mínima de venta/contenido del embalaje de 50 m, en colores:
plata, azul, negro, rojo, amarillo y verde.
Figura 42. Tubo de Plástico
PUN 4 x 0,75 Diámetro exterior: 4 mm
Diámetro interior: 2,6 mm
PUN 3 x 0,5 Diámetro exterior: 3 mm
Diámetro interior: 2,1 mm
PUN 6 x 1 Diámetro exterior: 6 mm
Diámetro interior: 4 mm
Fuente: http://www. FestoDidactic.com.ar/Catalogos.html
4.5.1.4. Diseño Detallado del Banco Didáctico de Ensayos Neumáticos
Aquí comprende la implementación requerida por el banco didáctico de ensayos
neumáticos para el laboratorio de energética (LAEN) en la UNEFM, todos los
cálculos pertinentes al diseño y selección de los elementos que conforman el
ensamble de los dispositivos y mecanismo.
76
4.5.1.4.1. Requerimiento del Sistema como Objetivos Didácticos de Aplicación
Tomando en cuenta los parámetros de confort, seguridad, material,
mantenimiento, la instalación y los elementos disponibles en el mercado, se
selecciona algunas de las características del sistema modular didáctico de la empresa
Festo Didactic para la realización del diseño del sistema del banco de circuitos
neumáticos (VER ANEXO 2), donde se enfoque lo siguiente:
Conocer de las nomenclaturas y símbolos de la normativa CETOP (Comité
Europeo de Transmisiones Oleohidráulica y Neumáticas)
Plantear el funcionamiento básico de instalaciones neumáticas simples,
considerando aspectos tales como: variables físicas de interés, los órdenes de
magnitud de esas variables, los elementos básicos disponibles, los modos de
combinación de los elementos para obtener el efecto útil deseado.
Presentar formal y funcionalmente los circuitos básicos que se pueden montar en
el banco disponible, observando en cada caso las distintas posibilidades de
operación así como sus limitaciones.
Introducir las técnicas de diseño y adaptación de circuitos neumáticos para
distintos tipos de aplicaciones.
El sistema de enseñanza se basa en lecciones básicas (usando parte del equipo)
hasta prácticas avanzadas (todo el equipo en funcionamiento), todo esto concentrado
en un libro interactivo de todo el sistema.
Estos sistemas preparan al estudiante en el conocimiento práctico y en el
entrenamiento en el campo de la automatización de sistemas. El banco diseñado
permite aplicaciones futuras en sistemas neumáticos controlados con PLC, sistemas
hidráulicos y actuadores eléctricos
4.5.1.4.2. Instalación y elementos disponibles
Para la realización de la práctica se dispone de dos bancos de pruebas
independientes, de carácter didáctico. Cada uno de ellos consta de un panel provisto
con unas ranuras sobre los que se han de fijar los componentes de cada circuito. Cada
panel recibe el aire comprimido desde la red del laboratorio a través de un
acondicionador con regulador de presión, manómetro y válvula de bloqueo manual
77
del aire. Bajo las mesas de trabajo se encuentran los elementos disponibles para el
montaje de los circuitos, agrupados en cajones.
A continuación se enumeran los elementos básicos disponibles para esta práctica; con
una breve descripción funcional de cada uno:
Fuente de presión: representa la toma donde se tiene disponible el aire
comprimido. Es una toma perteneciente a la red de aire comprimido del
edificio, que a su vez es alimentada en modo intermitente por un compresor.
Unidad de tratamiento de aire: es un conjunto de elementos que incluye un
filtro, un manómetro y un regulador de presión para fijar la presión de trabajo
desde 0 bar hasta la máxima presión que nos suministre el compresor.
Distribuidor: este elemento, que va conectado con la unidad de
acondicionamiento, permite disponer de varias tomas rápidas para la conexión
simultánea de distintos elementos del circuito.
Manómetro: medidor de la presión local del fluido.
Actuador lineal de simple efecto: avance del vástago por suministro de aire
comprimido a cámara circular y retroceso por resorte interno.
Actuador lineal de doble efecto: avance y retroceso por suministro de aire
comprimido a las cámaras circular y anular respectivamente.
Regulador de caudal: este elemento limita el caudal que se dirige hacia un
actuador mediante la imposición de una pérdida de carga, regulable. Un
antirretorno en paralelo permite el paso libre del aire en el otro sentido.
Actuador lineal de doble efecto con regulación de velocidad: actuador con
válvulas reguladoras de caudal con antirretorno dispuestas en ambos puertos
de entrada/salida de aire, para la regulación independiente de las velocidades
de avance y el retroceso.
Válvulas direccionales: este tipo de válvulas controlan la dirección de
circulación del aire. El banco dispone de varios tipos de estas válvulas,
residiendo las diferencias entre ellas en el número de vías y en el
accionamiento de las mismas.
78
o Válvula 3/2 normalmente cerrada o normalmente abierta accionada por
pulsador y retorno por muelle.
o Válvula 3/2 accionada por selector con enclavamiento
o Válvula 5/2 accionada por selector con enclavamiento.
o Válvula 3/2 normalmente cerrada accionada por pilotaje neumático
o y retorno por muelle (monoestable).
o Válvula 5/2 accionada por pilotaje neumático y retorno por muelle
o (monoestable).
o Válvula 5/2 accionada por pilotaje neumático (biestable).
o Válvula 3/2 accionada por rodillo y retorno por muelle. Estas
o válvulas están situadas en los finales de carrera de los cilindros de
o doble efecto.
Otras válvulas:
Válvula selectora de circuito (válvula “O”): válvula con dos posibles
entradas y una salida; en la salida se transmite el aire de la entrada que se
encuentra a mayor presión. Se puede interpretar como una válvula que efectúa
la función lógica “O”: se comunica señal de presión a la salida si existe señal
de presión en cualquiera de las dos entradas.
Válvula de simultaneidad (válvula “Y”): válvula con dos posibles entradas
y una salida; en la salida se transmite el aire de la entrada que se encuentra a
menor presión. Se puede interpretar como una válvula que efectúa la función
lógica “Y”: se comunica señal de presión a la salida si existe señal de presión
en las dos entradas simultáneamente.
Válvula de escape rápido: variante de la válvula selectora que, en el caso de
llegar aire a presión por la toma que correspondería a la salida en una
selectora normal, libera directamente ese aire a la atmósfera. Esta válvula se
emplea para conseguir un retroceso más rápido de los actuadores lineales,
pues permite que el aire de retorno se escape sin apenas pérdidas de carga.
Además de los elementos indicados, para construir los circuitos también se
dispone de tubos flexibles de poliuretano, de 4 mm de diámetro y con distintas
79
longitudes, así como de tapones y también de elementos de unión o ramificación de
tubos (son uniones de tres puertos).
4.5.1.4.5. Montajes de Circuitos Neumáticos
Para montar cada circuito sobre el panel de trabajo se han de seguir los pasos:
Interrumpir la llegada de aire comprimido al panel, mediante la válvula de
bloqueo de entrada (en la unidad de admisión y acondicionamiento de aire).
Seleccionar los componentes del circuito que se desea montar, entre el conjunto
de elementos disponibles en las cajoneras de elementos de cada banco. Para
facilitar su identificación, cada elemento dispone de una etiqueta con su símbolo.
También los conectores de las válvulas llevan grabados unos caracteres de
identificación de cada puerto de entrada/salida.
Situar y fijar los componentes en los raíles del panel de trabajo, mediante las
correspondientes pinzas o anclajes.
Situar el vástago de los cilindros en la posición de avance o retroceso según
corresponda.
Unir los elementos del circuito mediante los tubos flexibles, insertando cada
extremo en la correspondiente toma de entrada/salida de aire de cada componente.
Se ha prestar atención a que los tubos queden bien sujetos en los conectores de las
válvulas, para evitar fugas de aire e incluso que se pueda soltar algún tubo una
vez que el circuito ya esté en operación. Así mismo, en caso necesario se habrán
de taponar aquellas salidas de aire no deseadas que puedan quedar en el circuito
como las conexiones en T, extremos de conductos no utilizados, entre otros.
Abrir el mando de paso del aire comprimido al circuito, y maniobrar
convenientemente las válvulas según el modo de operación previsto para el
circuito.
Una vez finalizada la operación del circuito se ha proceder a su desmontaje,
comenzando por el bloqueo de paso de aire comprimido al panel mediante la válvula
general de paso. Para retirar los tubos de poliuretano de los conectores de cada
elemento, se ha de presionar simultáneamente sobre la corona exterior de dichos
conectores.
80
4.5.1.4.6. Trabajo a realizar durante los ensayos neumáticos
Durante la práctica se habrán de analizar y construir los circuitos básicos indicados a
continuación, agrupados en nueve categorías diferentes y ordenadas según un grado
creciente de dificultad. En cada caso se habrá de seguir el procedimiento de montaje.
Una vez montado el circuito y comprobado que funcione según lo previsto, se
responderá a las cuestiones planteadas en el texto descriptivo que acompaña a cada
circuito.
4.5.1.4.6.1 Mando Directo
a) Mando directo de un cilindro de simple efecto.
¿Varía la velocidad de avance y retroceso al modificar el valor de la presión en el
regulador de presión de entrada?
¿Por qué? ¿Ocurriría lo mismo si se tratara de un circuito de oleohidráulica?
¿Cómo se puede controlar la velocidad de avance y de retroceso manteniendo
constante la presión de entrada?
Figura 43. Mando directo de un cilindro de simple efecto
Fuente: Guía de Circuitos Neumáticos Unefm (2012).
b) Mando directo de cilindros de doble efecto.
En este caso los cilindros incorporan reguladores de velocidad en ambos sentidos de
desplazamiento.
¿Por qué en Neumática se utilizan válvulas de 5 tomas, mientras que en
Oleohidráulica se acostumbran a representar válvulas de 4 tomas?
81
Figura 44. Mando directo de un cilindro de simple efecto
Fuente: Guía de Circuitos Neumáticos Unefm (2012).
4.5.1.4.6.2 Mando Indirecto
a) Mando indirecto de cilindros de doble efecto con válvulas biestable. Se tiene
mando indirecto cuando el estado de activación de las válvulas distribuidoras
principales está a su vez controlado mediante pilotajes neumáticos. Muy
habitualmente estas señales de pilotaje no son continuas, sino que consisten en meros
pulsos de presión, de muy corta duración. Para mantener el estado de activación de
las válvulas principales incluso después de desaparecer la señal de pilotaje se
emplean las denominadas válvulas biestable, que son válvulas con “memoria”, es
decir, no modifican su estado hasta que no reciben un pulso de presión en el pilotaje
del estado contrario.
Figura 45. Mando Indirecto de un cilindro doble efecto con válvulas biestable
Fuente: Guía de Circuitos Neumáticos Unefm (2012).
En el circuito de la figura de se desea mantener a voluntad al cilindro en cada uno
de los dos fines de carrera. Ello se consigue con una válvula biestable 5/2, que recibe
pulsos de pilotaje de mando indirecto desde las válvulas 3/2 de pulsador manual.
82
¿Qué ocurriría si ambas líneas de pilotaje recibieran la misma presión a la vez? ¿Por
qué? ¿Y si las presiones de las líneas de pilotaje fueran diferentes?
b) Mando indirecto de cilindros de simple efecto, con válvula monoestable.
En este circuito la válvula principal es monoestable, es decir, en cuanto se anula la
presión del único pilotaje de esta válvula, su estado siempre va a ser el que imponga
el muelle de la válvula. ¿Qué ventajas representa la utilización del mando indirecto y
tal como se muestra en la figura?
Figura 46. Mando Indirecto cilindro simple efecto con válvulas monoestable
Fuente: Guía de Circuitos Neumáticos Unefm (2012).
4.5.1.4.6.3 Automatismo
En este banco se pueden realizar movimientos automáticos de cilindros de dos
formas: mediante temporización, con las técnicas del apartado anterior, y mediante
sensores de final de carrera de los actuadores. En concreto se dispone de válvulas
direccionales 3/2 de acción mecánica, que conmutan cuando durante el movimiento
del cilindro el extremo de su vástago alcanza la posición de la válvula, presionando
sobre un rodillo. La utilización de la temporización exige un ajuste preciso para la
válvula de regulación de caudal, que no es necesario con los finales de carrera.
a) Movimientos cíclicos de cilindros con fines de carrera.
El circuito de la figura (a la derecha) cuenta con las válvulas designadas como FC1 y
FC2, dispuestas en sendos extremos de la carrera del cilindro, que permiten el paso de
un pulso de presión cuando el extremo del vástago se posiciona sobre ellas. Esos
pulsos controlan el estado de la válvula principal, que es biestable, de modo que se
83
consigue que el cilindro avance y retroceda indefinidamente mientras no se
interrumpa el suministro de aire comprimido con la válvula direccional manual.
Figura 47. Movimientos cíclicos de cilindros con fines de carrera.
Fuente: Guía de Circuitos Neumáticos Unefm (2012).
4.5.2. Principio de Funcionamiento del Diseño del Banco Didáctico
El principio de funcionamiento se trata de un sistema de monitoreo "on line",
controla el ingreso y egreso de los ensayos neumáticos en el laboratorio de energética
(LAEN) de la UNEFM, mediante la utilización de banco didácticos comandadas por
la configuración requerida de los circuitos neumáticos en las diferentes prácticas que
se ejecuten en el área de instrumentación y control como también proyectos de
tesistas y pasantes en el área de ingeniería.
Para determinar las premisas a seguir para el desarrollo del diseño, se tomaron en
consideración todos los factores de funcionamiento a los que estará sometido el
prototipo y que estén enmarcados en el alcance del mismo.
4.5.2.1 Análisis del Diseño.
El objetivo final del diseño mecánico es, desde luego, producir un dispositivo de
utilidad que sea seguro, eficiente y práctico. Cuando se inicia el diseño del módulo
pedagógico, o de un elemento mecánico independiente, es importante definir las
especificaciones de diseño íntegramente y de forma clara. A continuación se
presentan las variables, restricciones y criterios estudiados para el diseño del banco
didáctico de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética (LAEN) en la
84
Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda (UNEFM) Complejo El
Sabino, conllevan a lo siguiente:
Variables de entradas:
Dimensiones y forma geométrica del banco didáctico.
Posición del perfil vertical movible.
Desplazamiento de bastidores para sujetar los elementos de trabajos y mandos
Lectura es inmediata en los manómetros de la presión
Se mejora la exactitud de los datos y se codifica en categorías a la información
Tipo y potencia de accionamiento del compresor.
Variables de salida:
Seguridad 100%
Velocidad de avance en el desplazamiento.
Tiempo estimado de operaciones manuales.
Control del sistema de aprendizaje neumático
Rastreo preciso en actividades
Restricciones:
Sistema Modular.
Instalación de equipos en el soporte de la placa perfilada
Ensamblaje del sistema de modular neumático
Manual de sistema de configuración neumática
Criterios:
Costo.
Mantenimiento.
Seguridad.
Confiabilidad.
Tamaño y forma.
Facilidad y adiestramiento de operación.
Control de calidad
Control de tiempo y asistencia
Sencillez en el diseño.
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4.5.3. Análisis de los Costos
El análisis de costo se hizo en base a un estudio técnico para determinar los
recursos necesarios, tales como: Materiales, equipos, mano de obra, personal
profesional y técnico para el seguimiento y control de calidad de los trabajos;
recursos financieros para la ejecución del proyecto. Se aplico una determinación de
costo de clase tipo V
Cuadro Nº15 Análisis de Costos del Sistema de Automatización.
EQUIPO
DESCRIPCIÓN TIEMPO (Días) PREC/DÍA
(Bsf/Día)
PRECIO
TOTAL
Bsf
Equipo de Seguridad 1,00 70,00 70,00
Herramienta menor 1,00 50,00 50,00
TOTAL 120,00
MANO DE OBRA
DESCRIPCION Cantidad SUELDO
( Bsf x Día)
PREC/TOT
Bsf
Electricista/Instrumentista 1,00 250,00 250,00
Herrero 1,00 250,00 250,00
TOTAL 500,00
SUB - TOTAL COSTO DIRECTO (MATERIA PRIMA+ EQUIPOS+MANO DE
OBRABS/1DIA*DIA) 23500,00
GASTOS GENERALES Y ADMINISTRACIÓN (10%) 2350,00
COSTO TOTAL DE IMPLEMENTACION DE PROYECTO (Bsf) 25850,00
ACCESORIOS
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PREC/UNIT
Bsf
PRECIO
TOTAL
Bsf
Placa Perfilada 1100x700 mm con bastidor Pieza 1,00 2200,00 2200,00
Placa de Almacenamiento Pieza 1,00 800,00 2500,00
Compresor Festo 120V 60 hz Pieza 1,00 7000,00 7000,00
Cilindro de Simple Efecto 600kPa 50mm Pieza 1,00 2500,00 2500,00
Cilindro de Doble Efecto 600kPa 100mm Pieza 1,00 3500,00 3500,00
Manómetro con tubo Bourdon 0-10 bar Pieza 2,00 380,00 760,00
Válvula de Interrupción c/filtro y regulador Pieza 1,00 470,00 470,00
Válvula de Secuencia vías cerradas Pieza 1,00 620,00 620,00
Válvulas de 3/2 vías con interruptor manual Pieza 3,00 290,00 870,00
Válvulas de 5/2 vías con interruptor manual Pieza 2,00 320,00 640,00
TOTAL 21060,00
MATERIA PRIMA
DESCRPCION UNIDAD CANTIDAD PREC/UNIT
Bsf
PREC
TOTAL
Bsf
Manguera color negra mts 50,00 20,00 1000,00
Ruedas Pieza 4,00 50,00 100,00
Tubo 2x1 aluminio anonizado mts 6,00 60,00 360,00
Pintura Profesional Gris Galón 1,00 360,00 360,00
TOTAL 1820,00
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CONCLUSIONES
87
CONCLUSIONES
Los equipos neumáticos se caracterizan por su rentabilidad, además de ser
mayoritariamente empleados en los procesos de automatización y racionalización,
empleando como forma de energía el aire comprimido. Este último posee
características que lo hacen favorable, tales son: abundancia, facilidad de transporte,
es almacenable, insensible a variaciones de temperatura, antideflagrante (sin riesgo de
explosión ni incendio), limpio, velocidades rápidas, entre otras.
El diseño del banco didáctico para ensayos neumáticos representa para la casa
de estudios “Francisco de Miranda” y para los que se benefician de sus laboratorios,
como es el caso de tesistas y pasantes del Instituto Universitario de Tecnología “José
Leonardo Chirinos, la oportunidad de entender el funcionamiento de los diferentes
elementos que lo conforman bajo condiciones operacionales, su calibración, uso y
mantenimiento.
Con base en la búsqueda del aprendizaje y capacitación de la masa estudiantil,
se concluye lo siguiente:
* Los sistemas neumáticos en las áreas de trabajo son de vital importancia
debido a que aceleran los procesos de producción aumentando las
ganancias y disminuyendo los costos.
* Realizando prácticas físicamente, se comprende mejor el funcionamiento
de los componentes, los posibles errores que puedan surgir y la forma de
corregirlos.
* El diseño e implementación de sistemas de los diferentes tipos de energía,
controla y afianza el proceso de aprendizaje técnico-teórico y da una idea
de los procesos actuales industriales, garantizando un profesional de
calidad y productivo.
88
RECOMENDACIONES
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RECOMENDACIONES
Se establecieron las siguientes recomendaciones:
* Tomar las precauciones teóricas necesarias en cuanto al uso de los elementos
que conforman el banco didáctico, como de preparación y utilización del aire
comprimido.
* Que los estudiantes del estado falcón afiancen sus conocimientos de
neumática en institutos enfocados en la instrucción y capacitación de personal
como lo son el INCES (Instituto nacional de cooperación educativa socialista)
y el CIED (centro internacional de educación y desarrollo).
* Antes de realizar las prácticas en los laboratorios, tomar en cuenta siempre los
cuidados básicos, verificar el estado de los elementos del conjunto, mantener
el orden y la limpieza, entre otros.
* Que se realice la construcción del banco de prueba neumático para beneficio
de los estudiantes de la UNEFM a través de la unidad curricular
“Instrumentación y Control” de la cual reciben únicamente nociones teóricas.
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BIBLIOGRAFÍA
91
BIBLIOGRAFÍA
Acevedo, R. y Rivas, F. (2000) Técnicas de Documentación e Investigación.
II.5edición. Caracas. Publicaciones UNA.
Arias, F. (2006). El Proyecto de Investigación. Caracas. Venezuela. Editorial
Ipistem, C.A. 5 edición.
Bavaresco (2006) Proceso Metodológico de la Investigación. 5ta. Edición.
Impreso en Ediluz. Maracaibo. Venezuela.
Bernd Bocksnick. Fundamentos de la técnica de mando Festo Didactic. Traducido
del Inglés por Schwarz GMBH & Co, 1ra ed. Stuttgart, Alemania. pp 42 – 68. 1990.
Sabino. C. (2007). Proyecto de investigación. Caracas. Editorial Episteme Orial.
Tamayo y Tamayo. (2009). Proceso de la Investigación Científica. Editorial
Correos Electrónicos:
-materialesorientacion.mywebcommunity.org/tecnologiaaplicada.doc
-Neumática – Principios Físicos Fundamentales | La guía de Física
http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerzas/neumatica-principios-fisicos-
fundamentales#ixzz2EqUdGN6T
92
ANEXOS
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ANEXO Nº 1. LA ENCUESTA
Buenos días/ buenas tardes, soy estudiante del Instituto Universitario de Tecnología “José Leonardo
Chirino” y estoy realizando un estudio de campo para el DISEÑO DE UN SISTEMA (CÓDIGO DE
BARRA) PARA LA ENTRADA Y SALIDA DE VEHÍCULOS EN EL ESTACIONAMIENTO
DEL INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA JOSÉ LEONARDO CHIRINO EN
PUNTO FIJO – ESTADO FALCÓN; le agradecemos la colaboración que puedan prestarnos al
contestar las siguientes preguntas con la mayor sinceridad posible para el desarrollo de mí trabajo de
grado.
SI NO
1. ¿Cuenta la UNEFM con un banco didáctico para ensayos neumáticos del
laboratorio de Energética (LAEN) en el Complejo El Sabino?
2.- ¿Considera usted que un sistema neumático básico con fines didáctico podría
ser un factor del conocimiento a la operación de elementos de trabajo como los
actuadores?
3.- ¿Apoyaría Usted la iniciativa de desarrollar un diseño de un banco didáctico
de ensayos neumáticos para el laboratorio de energética?
4.- ¿Estaría usted en la disposición de suministrar información requerida en algún
momento para el funcionamiento óptimo de los controles neumáticos?
5.- ¿De ser necesario usted estaría en disposición para recibir el adiestramiento
para el manejo y uso del banco didáctico para efectuar los ensayos neumáticos?
6.- ¿Conoce Usted sobre el panel de trabajo del módulo didáctico en los ensayos
neumáticos es confiable?
7.- ¿Apoyaría usted al proceso de implementación y prueba del banco de
didáctico para ensayos neumáticos en el laboratorio de energética?
8.- ¿La ejecución de un diseño de banco didáctico de ensayos neumáticos para el
laboratorio de energética aportaría beneficios a la UNEFM - El Sabino?
9.- ¿Cree Usted que servirán de inducción práctica a los sistemas de
accionamiento mediante el montaje de los distintos tipos básicos de circuitos
neumáticos en cada ensayo?
10.- ¿Cree usted la viabilidad del diseño del banco didáctico de ensayos
neumáticos depende de la selección de materiales es de fácil adquisición y bajo
costo?
Fuente: Naranjo, D. (2012).
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ANEXO Nº 2. BANCO DIDÁCTICO DE ENSAYOS NEUMATICOS
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ANEXO Nº 3. BASTIDOR DEL PERFIL MÓVIL VERTICAL
96
ANEXO Nº 4. CAJONES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
97
ANEXO Nº 5. ESTRUCTURA DE LA MESA DE TRABAJO
98
ANEXO Nº 6. RUEDAS DEL MÓDULO DIDÁCTICO
99
ANEXO Nº 7. ELEMENTO DE SUJECCIÓN
100
ANEXO Nº 8. TUERCA A ELEMENTO DE SUJECIÓN
101
ANEXO Nº 9. NEUMATICA Y ELECTRO-NEUMATICA HRE
Fuente: http://www.hre.com/aso-publicaciones2.htm
102
ANEXO Nº 10. ELEMENTOS NEUMATICA HRE
Fuente: http://www.hre.com/aso-publicaciones2.htm
