SISTEMAS NEUMATICOS, MODELADO Y SIMULACIÓN

SISTEMAS NEUMATICOS, MODELADO Y SIMULACIÓN.

Resumen- En el siguiente documento, se realiza lo que es el estudio de la aplicación del control en un sistema neumático, controlando su flujo de salida,  con la acción de un motor DC, sabiendo que un sistema de control se define como un conjunto de elementos físicos que interactúan entre si, con el objetivo de cumplir un proceso, gobernados por una acción de control. Para aplicar las acciones de control correspondientes en el sistema neumático propuesto en este documento, se analizan primero los fundamentos teoricos de cada uno de los sub sistemas que participan en el proceso, para comprender su funcionamiento y como se realiza su modelado matematico. Seguidamente se aplica toda esta base teorica para realizar el modelado matematico de cada etapa, y asi obtener en un diagrama de bloques el esquema del sistema. Vale recalcar que en las etapas analizadas esta ya incluida la etapa de realimentación, la cual debe estar presente para ejecutar las acciones de control necesarias en el sistema a tratar. Finalmente, se plasmara el comportamiento del sistema mostrando los resultados de las simulaciones del mismo.

Palabras Claves: Transductores, Potencia, Control, Comprimido, Subsistemas.

1. INTRODUCIÒN:

Para el control de cualquier tipo de sistema independientemente del tipo de variable que se desee emplear, es usual que participen varios subsistemas dependiendo de los elementos, controladores, sensores, actuadores o instrumentos que se tengan para poder emplear. Para el estudio y aplicación de los sistemas de control neumático asociados con motores DC, las técnicas de automatización industrial y de sistemas de control son indispensables para un ingeniero que trabaje en el área de control con estos elementos, ya que son unos de los recursos más usados en la industria dado su bajo coste y su alta eficiencia, así como por su bajo impacto ambiental. En el siguiente documento de trabajara en base al control de un sistema neumático, planteando como objetivo controlar la salida de flujo másico del mismo en función de la apertura o cierre de una válvula. Para cumplir con esto, se analizaran distintos subsistemas que participan en el proceso. Vale recalcar que para comprender cada subsistema, se muestra un soporte teórico en el cual se refleja el funcionamiento de cada sub etapa.

1. SISTEMA NEUMATICO:        

Nos referimos a sistemas neumáticos, como aquellos que emplean y aprovechan el uso del aire, como fluido utilizado, para transmitir señales. Así lo indica Ogata, definiendo a los sistemas neumáticos  como “sistemas de fluido que utilizan el aire como el medio para la transmisión de señales y de potencia” [1]. Otra forma de describirlo es que “la neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos,  mediante un fluido, ya sea aire, aceite o agua” [2].

Son varias las acciones que realizan este tipo de sistemas para transmitir las funciones para controlar, tal y como se refiere Ogata, al decir que “las fuerzas neumáticas realizan diferentes funciones (empujan, jalan, atrapan, por ejemplo)” [3]., todo esto a través  de ciertos elementos, tales como compresores que producen aire comprimido, actuadores neumáticos que convierten la energía neumática en energía mecánica para realizar trabajo mecánico útil, y válvulas neumáticas que controlan la presión y/o el flujo.        

        La figura 1, muestra el diagrama funcional de un circuito neumático simple cuyas mayores componentes son:

        [pic 1]

        [pic 2]

A continuación, la explicación detallada de cada parte del diagrama funcional.

Compresores: “Como lo implica su nombre, los compresores son máquinas para comprimir aire o gas” [3] .Dicho de otra forma. Obtienen el aire del ambiente para comprimirlo, o el gas suministrado.

Tanque de Almacenamiento: “Son estructuras de diversos materiales, por lo general de forma cilíndrica, que son usadas para guardar y/o preservar líquidos o gases.” [4]. En este caso, preservan gases, y tienen las siguientes funciones: “Sirven para evitar las variaciones de presión que vienen del compresor, que son causadas principalmente por compresores de pistones, y almacenar una cantidad suficiente de aire para hacer frente a la demanda de este” [2].

-Deshidratador: “Los deshidratadores son aparatos sencillos con forma de horno que funcionan con un ventilador o más, termostato y, en los modelos más avanzados, temporizador” [4]. Son usados para secar el aire comprimido, de posibles gotas de agua que puedan afectar a los sistemas negativamente, formando oxido, o hielo dependiendo de la presión.

-Filtros: “Estos garantizan que el suministro del aire sea: limpio y seco; con un valor de presión adecuado y en los casos necesarios, con la cantidad de lubricante suficiente para mantener funcionando correctamente los elementos del sistema” [4]

-Válvula Reductora de Presión: “Las válvulas reguladores de presión, proporcionan una presión constante en un sistema que función a presión más baja que la suministrada por el equipo de producción. La válvula reguladora de presión mantiene constante la presión de trabajo, sean cuales fueren lo osciladores de presión de la red y el consumo de aire”. [2].

-Lubricador: “Es un equipo que se inserta en las líneas de aire comprimido, con el objetivo de inyectar en la corriente de aire, una cantidad de aceite específico destinado a lubricar la herramienta o equipos neumáticos instalados” [4].

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