automatizaciÓn del sistema electromecÁnico

CONALEP LEÓN I.

AUTOMATIZACIÓN DEL

SISTEMA ELECTROMECÁNICO

2020

CARREA: ELECTROMECÁNICA INDUSTRIAL, SEXTO SEMESTRE

CONALEP LEÓN I, Camino Ramal a los Ramírez, Ciudad Industrial, 37490 León, Gto.

Plantel Conalep león 1. Felipe Benicio Martínez Chapa 1

Este cuadernillo de Automatización de Sistemas Electromecánicos, de sexto

semestre, fue desarrollado y aprobado por los docentes de la academia de

Electromecánica Industrial y la jefatura de Formación Técnica del plantel Conalep

FELIPE BENICIO MARTÍNEZ CHAPA

Aprobación Director General del CONALEP FELIPE BENICIO MARTINEZ

CHAPA

Víctor Israel González Alcantar

Aprobado

Martha Delia Chávez González

Ma. Pilar Almonaci Valadez

Ana Lourdes Barajas Pérez

Francisco Daniel Carrillo Hernández

Revisión

Martha Delia Chávez González

Ma. Pilar Almonaci Valadez

Ana Lourdes Barajas Pérez

Francisco Daniel Carrillo Hernández

Autor

Erika Elizabeth Grimaldo Padilla - Conalep Felipe B. Martínez Chapa


Aspectos específicos del módulo

El módulo de Automatización de sistemas electromecánicos, es de tipo específico y

se imparte en el sexto semestre del Trayecto técnico de Automatización y control

de sistemas electromecánicos de la carrera de Profesional Técnico y Profesional

Técnico-Bachiller en Electromecánica industrial. Tiene como finalidad que el alumno

realice la automatización de la operación de sistemas electromecánicos mediante

la incorporación de circuitos de control, considerando su comportamiento y

operación manual, la normatividad, los procedimientos y las especificaciones

técnicas del fabricante.

La Automatización de sistemas electromecánicos en muchas ocasiones es

necesaria debido a que los actuales sistemas presentan una tecnología tendiente a

disminuir la intervención del ser humano; sobre todo en procesos complejos, de

precisión extrema o bien bajo condiciones peligrosas; esto conlleva conocer el

funcionamiento de los dispositivos y sistemas eléctricos, mecánicos, neumáticos e

hidráulicos, además de los dispositivos y sistemas electromagnéticos y de los

controladores de lógica programable; también implica el comprender los circuitos

neumáticos, hidráulicos y eléctricos, el diseño de estos circuitos y su

implementación. Resulta de vital importancia el estudio de éste módulo dentro de la

carrera, debido a que en él se integran de forma práctica las competencias

desarrolladas en los módulos previos de control electrónico.

El presente módulo está conformado por dos unidades de aprendizaje. En la primera

unidad se aborda la operación de subsistemas electromecánicos, mediante las

pruebas de funcionamiento; y finalmente, en la segunda unidad se aborda la

automatización de subsistemas de los sistemas electromecánicos, mediante la

implementación de circuitos de control de acuerdo con su tipo y características de

funcionamiento.

La contribución del módulo al perfil de egreso de la carrera en la que está

considerado implica el desarrollo de competencias para realizar la automatización

de la operación de sistemas electromecánicos mediante la incorporación de

circuitos de control, considerando su comportamiento y operación manual, la

normatividad, los procedimientos y las especificaciones técnicas del fabricante,

cumpliendo además con las especificaciones de calidad.

La formación profesional del PT y el PT-B, está diseñada con un enfoque de

procesos, lo cual implica un desarrollo en la adquisición de competencias

profesionales que incluye funciones productivas integradas en las etapas de

instalación, manejo, operación, diagnóstico, mantenimiento y mejora de diversos


sistemas. En este sentido el módulo de automatización de sistemas

electromecánicos es el plus de la carrera, ya que las competencias desarrolladas

en innovación y desarrollo e incorporación de nuevas tecnologías.

Además, estas competencias se complementan con la incorporación de otras

competencias básicas, las profesionales y genéricas que refuerzan la formación

tecnológica y científica, y fortalecen la formación integral de los educandos; que los

prepara para comprender los procesos productivos en los que está involucrado para

enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y

desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica,

responsable y propositiva; de la misma manera, fomenta el trabajo en equipo, el

desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos profesional y personal y la

convivencia de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad.

La tarea del docente tendrá que diversificarse a fin de coadyuvar a que sus alumnos

desarrollen las competencias propuestas en el módulo, realizando funciones tanto

de facilitador del aprendizaje como de preceptor, y que consistirán en la guía y

acompañamiento de los alumnos durante su proceso de formación académica y

personal y en la definición de estrategias de participación que permitan incorporar

a su familia en un esquema de corresponsabilidad que coadyuve a su desarrollo

integral.

En el proceso de evaluación de las competencias, los docentes, en coordinación

con el plantel, tienen la facultad de instrumentar las modalidades de autoevaluación,

coevaluación y heteroevaluación, que están vinculadas a una actividad de

evaluación seleccionada para este fin, indicada en este programa de estudios y

explicitada en la guía de evaluación correspondiente.

Por último, es necesario que al final de cada unidad de aprendizaje se considere

una sesión de clase en la cual se realice la recapitulación de los aprendizajes

logrados, en lo general, por los alumnos con el propósito de verificar que estos se

han alcanzado o, en caso contrario, determinar las acciones de mejora pertinentes.

En este proceso, los docentes tienen la facultad de instrumentar las modalidades

de autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación, de acuerdo con las

condiciones particulares de su entorno, aun cuando de manera institucional se

definen los criterios e indicadores para su aplicación.


Propósito del módulo

Automatizar la operación de sistemas electromecánicos mediante la incorporación

de circuitos de control, considerando su comportamiento y operación manual, la

normatividad, los procedimientos y las especificaciones técnicas del fabricante, para

optimizar los procesos industriales.

Mapa del módulo


UNIDAD 1: Operación de sistemas electromecánicos

Propósito de la unidad: Operar los subsistemas electromecánicos, mediante las

pruebas de funcionamiento, para determinar las actividades que pueden ser

automatizadas y optimizar al sistema.

Resultado de aprendizaje 1.1: Identifica la operación aislada de los elementos de

un sistema electromecánico, de acuerdo a la información proporcionada por el

fabricante.

A. Interpretación de documentación técnica

Planos y diagramas

- Subsistema eléctrico:

- Subsistema electrónico

- Subsistema mecánico.

Manuales de operación y mantenimiento

Catálogos

Fichas técnicas

B. Identificación de la operación aislada de los subsistemas de un sistema

electromecánico

Subsistema eléctrico

Subsistema electrónico

Subsistema mecánico

- Hidráulico

- Neumático

- Transmisión de potencia

C. Identificación del funcionamiento de los subsistemas electromecánicos


Subsistema eléctrico

Subsistema electrónico

Subsistema mecánico

En esta actividad 1.1 no se evaluará, consiste en repasar los temas mencionado

anteriormente, con la finalizar de hacer un repaso para realizar las actividades

siguientes con menor dificultad.

Resultado de aprendizaje 1.2 Opera sistemas electromecánicos, identificando la

interrelación y función de sus subsistemas.

A. Operación integral de un sistema electromecánicos

Medidas de seguridad

Puesta en marcha

B. Interrelación de la operación de sistemas simples

Eléctrico-mecánico

Eléctrico-neumático

Eléctrico-hidráulico

Electrónico-mecánico

C. Interrelación de la operación de sistemas complejos

Eléctrico-electrónico-mecániconeumático

Eléctrico-electrónico-mecánicohidráulico

Actividad 1.2.1 Realiza la operación de los elementos de los sistemas

electromecánicos, identificando posibles variaciones de su función. consta de dos

etapas

I. En una protoword, con los siguientes materiales elabora el circuito solicitado,

relevador de 5 vcd, botón normalmente abierto, botón normalmente cerrado, cable

tipo telefónico, 2 leds de colores diferentes ,2 resistencia 220 ohms, para la

protección de led, cargador de 5vcd. Una vez operando debes tomar un video o

fotografía del mismo funcionando.


-De no contar con los componentes, este puede ser elaborado en un simular

ejemplo Festo fluidsim.

II. Elementos del sistema electromecánicos y sus variaciones, operados.

Hacer una lista de los elementos que conforma el diagrama como se muestra en el

ejemplo:

-Informe de los procedimientos de operación, este puede ser elaborado en el

procesador de texto de tu preferencia o cuaderno.

Marca Denominación del componente

M1 Contacto normalmente cerrado (Ladder)

M1 Contacto normalmente abierto (Ladder)

Conexión eléctrica 0 V (Ladder)


M1 Relé (Ladder)

Pulsador (normalmente abierto, Ladder)

Pulsador (normalmente cerrado, Ladder)

Indicador luminoso

Indicador luminoso


Indicador luminoso




M2 Contacto normalmente cerrado (Ladder)



M2 Relé (Ladder)

Pulsador (normalmente abierto, Ladder)

Pulsador (normalmente cerrado, Ladder)

Indicador luminoso

Indicador luminoso


Indicador luminoso


Indicador luminoso

Indicador luminoso




Simulación de motor trif asico Conexión eléctrica 24 V (Ladder)



Unidad 2: Automatización de los subsistemas de los sistemas electromecánicos

Propósito de la unidad: Automatizar subsistemas de los sistemas

electromecánicos, mediante la implementación de circuitos de control de acuerdo

con su tipo y características de funcionamiento, para su adecuado manejo en

procesos industriales.

Resultad de aprendizaje: 2.1 Automatiza motores y sistemas de transmisión de

potencia de sistemas electromecánicos, de acuerdo a las necesidades del proceso.

A. Automatización de motores eléctricos presentes en un sistema

electromecánico.

Tipo de motor

- Monofásico: es un motor de inducción con dos bobinados en el estator, uno

principal y otro auxiliar o de arranque

- Bifásico: es un sistema de dos tensiones desfasadas 90 grados, que ya no

se utiliza hoy en día. El alternador está formado por dos devanados

colocados 90 grados uno respecto del otro. Requieren 2 líneas de corriente

y una de tierra que trabajan en 2 fases.

- Trifásico: Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía

eléctrica trifásica suministrada, en energía mecánica.


Actividades de automatización

- Control paro arranque: Régimen transitorio en el que se eleva

la Velocidad del mismo desde el estado de Motor detenido hasta el de motor

girando a la velocidad de régimen permanente. El conjunto que se pone en

marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las

cargas útiles, pues consumen Energía

- Velocidad: Magnitud física que expresa la rapidez con que se desplaza un

objeto, móvil con relación a un sistema de referencia, por medio de la relación

entre el espacio recorrido y el tiempo empleado.

- Inversión de giro:

- Tiempo de operación: El principio de operación del motor eléctrico se le

atribuye a Christian Oersted, quien comprobó que cuando hacía circular una

corriente eléctrica por una espira (hecha con un conductor eléctrico)

alrededor de una brújula, la aguja imantada de ésta se movía, exponiendo

así la relación que había entre la electricidad y el magnetismo. Por lo tanto,

si se hace pasar corriente por varias espiras y en su interior se coloca un

imán es posible hacer girar un eje, de esta forma se concibe un motor

eléctrico sencillo que incluso en nuestra educación primaria nos dimos a la

tarea de realizar con alambre magneto, un par de clips, imanes y una batería.

Debido a que el eje se mueve al interactuar los campos generados por las

espiras de alambre, alimentadas por una batería y el campo del imán, se

logra la transformación de energía eléctrica en energía mecánica.

Aplicación de pruebas de funcionamiento


Revisión de parámetros

- Voltaje

- Corriente

- Impedancia

- Potencia

Continuidad

Factor de potencia

B. Automatización de motores auxiliares a los subsistemas.

Componentes y funcionamiento de los motores auxiliares.

- Características de diseño. - Características de operación. - Sistemas auxiliares.

- El costo.

- Conexiones.

Diesel.

- Inyección directa.

- Inyección indirecta.

Gasolina.

Gas.

De tres combustibles.

C. Automatización de sistemas de transmisión de potencia.

Transmisión hidráulica

- Bombas

- Tuberías

- Válvulas

- Equipos de medición o sensores

Transmisión neumática

- Compresor

- Poleas

- Bandas

- Sensores de presión y temperatura

- Tuberías


Actividad 2.1.1 Realiza la automatización de un sistema de transmisión de potencia

básico. Apoyando en la evidencia 1.2.1 retomemos el circuito y agregamos la parte

de fuerza con un motor eléctrico. Por cuestiones de acceso a un motor eléctrico

podemos sustituir por un eléctrico de 5vcd.

Sistema de transmisión de potencia básico, automatizado

Resultad de aprendizaje: 2.2 Automatiza subsistemas mecánicos básicos de

sistemas electromecánicos, considerando las características de sus elementos y la

operación requerida.

A. automatización de polipastos mediante circuitos de control

Diagrama de control

Esquema del mecanismo a automatizar

Componentes

Automatización

B. Automatización de sistema de transmisión por cadena mediante circuitos de

con

Diagrama de control


Componentes

Automatización

C. Automatización de sistema con leva mediante circuitos de control

Diagrama de control


Componentes

Automatización


2.2.1. Realiza la automatización de un sistema mecánico básico

En el sisgueinte ejemplo se muestra un sistema mecánico básico, con apoyo de la

evidencia 2.1.1, elabora una maqueta o prototipo donde pudedas aplicar el circuto

anterior a un mecanismo como el que se muestra en la imagen, ejemplo puede ser

un elevador, banda, puerta, etc. Al termino debes tomar video o fotografia de la

maqueta funcinando.

2.3 Automatiza los subsistemas hidráulicos de sistemas electromecánicos,

considerando las funciones requeridas por el proceso.

A. Automatización de circuitos hidráulicos de sistemas electromecánicos.

Válvula de alivio operada por solenoide.

- Presión alta máxima. - Presión intermedia.

- Venteo.

Circuito regenerativo.

- Extensión del vástago.


- Retroceso del vástago.

Válvula de alivio y descarga por diferencial de presión.

- Carga.

- Descarga.

Circuito para descarga del acumulador.

Circuito tipo alimentador y de avance rápido.

- Avance rápido.

- Durante la alimentación.

- Retroceso.

Descarga automática de la bomba.

- Extensión del vástago del cilindro.

- Retroceso del vástago del cilindro.

- Bomba descargada.

Sistema Alta Baja.

- Operación a baja presión.

- Operación a alta presión.

Circuitos.

- Con alimentación regulada.

- De descarga regulada

Válvulas.

- De contrabalanceo.

- Reductora de presión.

- De freno.


- Anti retorno operada por piloto.

B. Automatización de circuitos electro hidráulicos de sistemas electromecánicos.

Control electromagnético.

Control mediante PLC.

- Cilindro de simple efecto

- Cilindro de doble efecto.

- Control.

- Circuito de auto retención.

Mandos temporizados.

- Control un cilindro de doble efecto temporizado.

2.3.1. Realiza la automatización de un sistema hidráulico básico

hidráulico básico automatizado, con apoyo de un simulador hidráulico sugerencia

Festos, elabora un circuito electrohidráulico que ejecute la siguiente función, al

presionar el botón de arranque el vástago del cilindro debe salir y quedarse ciclado

saliendo y entrado hasta que se presione el botón de paro, es importante apoyarse

con los interruptores de limite. Si no se cuenta con los medios digitales el circuito

puede ser elaborado en su carpeta de evidencia a mano alzada.


2.4 Automatiza los subsistemas neumáticos de sistemas electromecánicos,

considerando las funciones requeridas por el proceso.

A. Automatización de circuito neumáticos de sistemas electromecánicos.

Control de un pistón.

- De simple efecto.

- De doble efecto.

Técnicas de control del avance y regulado.

- Avance regulado y retorno normal.

- Avance normal y retorno regulado.

- Avance y retorno regulado.

- Avance regulado y retorno rápido.

- Avance rápido y retorno regulado.

B. Automatización de circuitos electro neumáticos de sistemas electromecánicos.

Control electromagnético.

Mediante PLC.

- Cilindro de simple efecto.

- Cilindro de doble efecto.

- Control.

- Circuito de auto retención.

Mandos temporizados.

- Control un cilindro de doble efecto temporizado.


2.4.1 Realiza la automatización de un sistema neumático básico

Sistema neumáticos básico automatizado, con apoyo de un simulador hidráulico

sugerencia Festos, elabora un circuito electrohidráulico que ejecute la siguiente

función, al presionar el botón de arranque el vástago del cilindro debe salir y

quedarse ciclado saliendo y entrado hasta que se presione el botón de paro, es

importante apoyarse con los interruptores de limite. Si no se cuenta con los medios

digitales el circuito puede ser elaborado en su carpeta de evidencia a mano alzada.


Referencias:

Básica:

Blanco Barragán, Luis y Sánchez Ovies. Ángel. Mantenimiento de Equipos

Electrónicos, España, Thomson Paraninfo S.A., 2004.

ECG. Master Replacement Guide, Philips, México, 2005.

Enríquez Harper, Gilberto. Pruebas y Mantenimiento a equipos eléctricos, México,

Limusa, 2009.

Gobierno Federal. Reglamento de instalaciones eléctricas. Diario Oficial de La

Federación, México julio 22 de 1977.

Tomal, Daniel R. y Gedeon, David V. Localización de Fallas Eléctricas y

Electrónicas, 3ª ed. Editorial Limusa, 2002. Complementaria:

Bolton, Hill. Mecatrónica: Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica

y eléctrica, 4ta ed. Marcombo, S.A., 2010

Cembranos Nistal, Florencio Jesús. Automatismos eléctricos, neumáticos e

hidráulicos, Paraninfo, 2007.

Enríquez Harper, Gilberto, El ABC del control electrónico de las máquinas eléctricas,

Limusa, 2003.

Floyd, Thomas. L.; Fundamentos de sistemas digitales, México, Editorial Prentice

Hall, 2006.

Mandado, E., Álvarez, L.J., Valdés, M.D. Dispositivos lógicos programables y sus

aplicaciones, Thomson-Paraninfo, 2002.

Rashid, Muhammad H. Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y

aplicaciones, 3ª ed. México, Pearson Educación, 2004.

Páginas web: Mantenimiento Correctivo. Disponible en:

http://www.solomantenimiento.com/m_correctivo.htm [16/10/15].

Reglamento federal de seguridad, higiene y medio ambiente de trabajo. Disponible

en: http://www.stps.gob.mx/02_sub_trabajo/01_dgaj/r_seguridad.pdf [16/10/15].

Estándares IEEE: www.ieee.org [16/10/15]


Manuales del Fabricante:

Agilent Technologies, Inc.

Fairchild Semiconductor Corporation: Discrete POWER & Signal Technologies

General Semiconductor.

ISOCOM COMPONENTS LTD

Motorola, Inc.: Motorola Small–Signal Transistors, FETs and Diodes Device Data;

FAST AND LS TTL DATA

National Semiconductor Corporation

Texas Instruments Inc.

automatizaciÓn del sistema electromecÁnico

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