Elaboración de esquemas de instalaciones térmicas y de fluidos mediante programas de diseño asistido por ordenador.

Caso práctico

Trabajando con el ordenador.
Ministerio de Educación (Uso educativo-nc)


Una vez que ya conocía la simbología y empezaba a defenderse con la interpretación de esquemas, Roberto aún tenía la duda de cómo elaboraba Raúl los esquemas para que tuvieran esa apariencia. Siempre le veía con el ordenador realizando los esquemas, pero ignoraba de qué se valía para hacerlos.

Una tarde comentó la situación con Nerea y ésta parecía estar especialmente informada de qué tipo de programas usaban en la oficina para representar las instalaciones que después debían montar en las obras. Raúl le preguntó que cómo era posible que ella ya dominara conceptos como líneas, bloques, referencias de elementos,... Nerea sonrió: Macarena tenía gran parte de culpa, ya que había sido ella quien le había introducido en el diseño asistido por ordenador en el campo de las instalaciones..

Tras la conversación, a Roberto ya le picaba el gusanillo del aprendizaje de un nuevo campo en el que había comenzado a meterse, pero veía que aún no dominaba.

1.- Herramientas informáticas de aplicación en el diseño gráfico de instalaciones.

La representación gráfica de instalaciones ha experimentado un enorme cambio en los últimos 15 años debido fundamentalmente al gran auge de la informática en este periodo. No hace demasiado, la representación gráfica de cualquier tipo de plano suponía el dominio de una serie de utensilios de dibujo técnico que requerían un gran dominio y conocimiento de las técnicas de su uso y además ralentizaban la realización de cualquier tipo de plano enormemente, además de ser un proceso en el que los cambios y modificaciones en plano eran enormemente costosos de realizar, ya que implicaban un trazado completo nuevo sobre plano.

Gracias a la evolución del CAD o DAO, estos inconvenientes se han solucionado en los últimos años, permitiendo como puedes imaginar una gran rapidez en la creación y reutilización de planos.

Entendemos el CAD como el uso de un amplio rango de herramientas a través del uso del ordenador que facilitan la realización de planos y esquemas gráficos en ámbitos como la arquitectura o ingeniería, así como en otros ámbitos como por ejemplo el diseño gráfico.

Las herramientas CAD pueden dividirse en herramientas CAD orientadas al diseño específico dentro de un determinado ámbito (como pueden ser herramientas para el diseño de esquemas de instalaciones eléctricas, instalaciones neumáticas o instalaciones hidráulicas) o bien en herramientas CAD multipropósito, que abarcan multitud de campos o bien no están centradas en ninguno en concreto, permitiendo la representación de elementos de cualquier naturaleza.

 

Si atendemos al criterio de forma de la representación, las herramientas CAD pueden dividirse también en herramientas de dibujo en 2 dimensiones (2D) , mediante las cuales pueden realizarse esquemas y planos de elementos bidimensionales, basados siempre en representación de vistas ortogonales de los elementos (plantas, alzados, perfiles...), y en herramientas de dibujo en 3 dimensiones (3D), orientadas al modelado de objetos en perspectiva, cualquiera que sea la naturaleza de los mismos.

La imagen representa una pieza mecánica de engranaje en perspectiva, elaborada mediante programa informático de diseño y modelado en 3D.
Licencia: Dominio público

 

En los apartados siguientes veremos algunos de estos programas, tanto para el diseño de instalaciones dentro de un determinado ámbito (instalaciones eléctricas o neumáticas dentro del campo de las instalaciones térmicas y de fluidos), como para el dibujo de planos y esquemas de principio de instalaciones, empleando para ellos programas multipropósito de diseño asistido por ordenador en 2D.

Bidimensional. Representación en dos dimensiones, alto y ancho, la profundidad no se representa. Se corresponde con la representación de vistas.

Bidimensional. Representación en dos dimensiones, alto y ancho, la profundidad no se representa. Se corresponde con la representación de vistas.

2.- Herramientas para el diseño de instalaciones eléctricas y automatismo.

Caso práctico

Ya eran varias veces las que Nerea había ayudado a Macarena a trasportar montones de planos desde la imprenta con la que habitualmente trabajaba hasta la oficina. Nerea siempre se había preguntado cómo era posible que Macarena diseñara los planos en tan poco tiempo. ¡Tenía que tener alguna ayuda!.

La mayoría de los planos eran de instalaciones eléctricas y automatismos para el control de equipos de climatización, y Nerea ya se iba acostumbrando a los símbolos con solo verlos. ¿Aprendería a manejar los programas que seguro empleaba Macarena para el diseño de estas instalaciones?

Como sabes, una parte muy importante de toda instalación es la alimentación eléctrica de la misma. Esto ocurre casi en cualquier tipo de instalación, ya que la mayoría de ellas llevan equipos que deben ser alimentados de energía eléctrica para su funcionamiento.

En el ámbito de las instalaciones térmicas y de fluidos, muchos de los equipos que constituyen las mismas, como es el caso de compresores, electroválvulas o compuertas motorizadas, requieren de una alimentación eléctrica y por tanto de un diseño de sistema eléctrico para su funcionamiento. Este diseño eléctrico forma parte, como puedes suponer, del conjunto de planos que debe acompañar a la instalación para su realización y correcto montaje.

Debes pensar además que muchas de estas instalaciones llevan incluido una automatización en su funcionamiento, por lo que los programas informáticos para el diseño y representación de esos sistemas deben poder permitir representar de forma cómoda toda esta tipología de elementos.

Existen multitud de programas informáticos para poder realizar las tareas de diseño y representación de sistemas eléctricos y de automatización. Algunos de ellos incluso son programas de cálculo, que se quedan fuera del alcance de este módulo profesional, pero otros muchos de ellos están dedicados a la representación de esquemas y planos en este ámbito adaptándose y empleando la simbología normalizada que ya viste en la Unidad de Trabajo anterior. La mayoría de ellos son programas comerciales, y algunos de cierta complejidad, como podrás comprobar más adelante.

Autoevaluación

Pregunta

¿Podrías decir cuál de las siguientes afirmaciones relacionadas con las herramientas informáticas de aplicación el el diseño gráfico de instalaciones es correcta y cuál es falsa?

Respuestas

Todas las herramientas CAD multipropósito son para trabajo bidimensional.

Los programas informáticos para el diseño de instalaciones eléctricas y automatismos no son sólo programas de cálculo.

Retroalimentación

2.1.- Interfaz de trabajo.

Tanto los programas de cálculo y representación, como aquellos cuya finalidad es meramente la representación de los esquemas eléctricos y automáticos, se basa normalmente en una interfaz CAD en la que pueden distinguirse varios elementos principales:

 

  • Área de Menús: Contiene las órdenes habituales para cualquier programa con gestión de archivos (Crear archivo nuevo, Guardar, Cerrar...) así como órdenes específicas de representación o simulación propias del software con el que estamos trabajando.

  • Área de dibujo y representación: Suele ser el área central del programa, en la que vamos a crear los esquemas a representar, basándonos en la colocación de elementos individuales normalmente almacenados en la biblioteca de símbolos de programa.

  • Barra de órdenes: En aquellos programas en los que se posibilita la operación con los esquemas (carga o descarga en equipos, simulación, compilación,...) existe normalmente una barra de órdenes que posibilitan un acceso rápido a estas opciones, aunque también suelen estar accesibles desde el área de menús.

Naturalmente, todos los elementos anteriores no son los únicos que aparecen en este tipo de programas. El resto de ellos depende del software empleado, como verás más adelante en apartados posteriores.

La interfaz de pantalla de un programa de CAD es la apariencia del programa tal y como está después de instalarse, contiene diversos elementos; fundamentalmente la barra de título, los menús, las barras de herramientas y un área de trabajo, en este caso de dibujo.

Repositorio de Símbolos estandarizados, para su inserción en los dibujos. Tiene la ventaja de no tener que dibujar el símbolo cada vez que se utilice.

En informática, un compilador es un tipo de traductor que transforma un programa entero de un lenguaje de programación a otro.​ Usualmente puede ser traducido a un código intermedio o a texto.

La interfaz de pantalla de un programa de CAD es la apariencia del programa tal y como está después de instalarse, contiene diversos elementos; fundamentalmente la barra de título, los menús, las barras de herramientas y un área de trabajo, en este caso de dibujo.

Repositorio de Símbolos estandarizados, para su inserción en los dibujos. Tiene la ventaja de no tener que dibujar el símbolo cada vez que se utilice.

En informática, un compilador es un tipo de traductor que transforma un programa entero de un lenguaje de programación a otro.​ Usualmente puede ser traducido a un código intermedio o a texto.

Debes conocer

Puedes consultar e incluso aprender el funcionamiento mediante versiones de prueba de algunos programas empleados para el diseño y representación de esquemas eléctricos, automáticos y de regulación y control. En el enlace a continuación tienes una recopilación de estos programas contenida en la web de la Revista de Electricidad, Electrónica y Automática.

Software de diseño electrotécnico

2.2.- Software de representación de esquemas eléctricos y automáticos.

Para poder estudiar el funcionamiento de alguno de estos programas, veremos a continuación el funcionamiento del software CADe_SIMU.

CADe_SIMU es un programa gratuito de descarga libre mediante el cual pueden representarse sobre plano (e incluso simular su funcionamiento) automatismos eléctricos cableados, creado por J.L. Villanueva Montoto y accesible desde la web del autor. Puedes acceder a la descarga del mismo a través de la sección "Descargas" de la página siguiente:

Página de descarga del software CADe_SMU

CADe_SMU permite, a través del uso de una interfaz gráfica de diseño asistido por ordenador, dibujar y simular el funcionamiento de automatismos eléctricos cableados. La simbología de elementos se ajusta a lo dispuesto en la norma UNE-EN-60617, y permite, de acuerdo a su autor, la inserción de elementos de las siguientes librerías de simulación:

Es un dispositivo de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, cuando la intensidad de corriente supere (por un cortocircuito o un exceso de carga) un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

Se los conoce también con el nombre de separadores o desconectadores. Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento. Un seccionador, a diferencia de un disyuntor o de un interruptor, no tiene mecanismo de supresión del arco eléctrico y por tanto carece de poder de corte. Es imperativo detener el funcionamiento del circuito con anterioridad para evitar una apertura en carga.

El interruptor automático es un dispositivo de protección contra sobrecargas y cortocircuitos que tiene la capacidad de actuar cuando detecta la falla sin dañarse, lo cual permite su restablecimiento una vez que se resolvió el inconveniente (a diferencia de los fusibles).

Un interruptor diferencial (ID), también conocido como RCD, RCCB o dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de accidentes provocados por el contacto con partes activas de la instalación (contacto directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (contacto indirecto). También protegen contra los incendios que pudieran provocar dichas derivaciones.

Disyuntor es el término empleado fundamentalmente en latinoamérica para denominar al interruptor automático (España). La utilización de este término puede variar en distintas regiones, así tenemos; automático (Chile), taco o breaker (Colombia), breaker o pastilla (México, Venezuela, Ecuador, Costa Rica y Panamá), o flipon (Guatemala)

Un relé térmico es un dispositivo de protección que funciona contra las sobrecargas y calentamientos, por lo que se utiliza principalmente en motores, con lo que se garantiza alargar su vida útil y la continuidad en el trabajo de máquinas, evitando paradas de producción y garantizando volver a arrancar de forma rápida y con seguridad.

Es un dispositivo que, que brevemente explicado se puede decir que tiene por función habilitar o deshabilitar un flujo de corriente. La función entonces del contactor es la de abri o cerrar circuitos eléctricos vinculados a motores eléctricos. Este equipo electromecánico puede ser manipulado a distancia y es clave en el funcionamiento de motores para automatización

Es un dispositivo que controla la potencia consumida por el cliente en cada momento. Cuando el consumidor supera la potencia eléctrica contratada, este sistema automático corta el suministro de electricidad. Su finalidad es evitar daños en la instalación en el caso de que haya una sobrecarga.

Los variadores o convertidores de velocidad son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC).

Un botón pulsador de parada de emergencia es un interruptor de control a prueba de fallos que proporciona seguridad para la maquinaria y para la persona que utiliza la maquinaria. El propósito del botón pulsador de emergencia es detener la maquinaria rápidamente cuando hay un riesgo de lesiones o cuando es necesario detener el flujo de trabajo.

Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite"), son dispositivos situados al final del recorrido o de un elemento móvil, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un campo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire.

Son dispositivos de protección sin contacto con dos o más haces de luz. Si se interrumpe uno o más de los haces de luz, se envía una señal de apagado a la máquina para interrumpir el estado con potencial de riesgo. Un sistema se compone de un transmisor y un receptor.

El cable unipolar o cable monopolar es de un solo conductor de cobre o aluminio forrado con diversos tipos de materiales aislantes que le brindan diferentes características de capacidad y resistencia haciéndolos capaces de ser instalados en aplicaciones muy específicas, además son identificados por una gama de colores para su fácil organización.

La manguera eléctrica es el recubrimiento de plástico de varios hilos de cobre, dando lugar a un cable, que a su vez, de la unión de dos o más cables da a la formación de lo que conocemos como manguera eléctrica.

La regleta eléctrica es un equipo electrodoméstico de uso generalizado. ... Una regleta eléctrica es un arreglo de tomacorrientes adecuadamente colocados que se conectan por uno de sus extremos a un cable flexible, y permite que se puedan insertar varios aparatos eléctricos de forma segura al mismo tiempo

Es un dispositivo de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, cuando la intensidad de corriente supere (por un cortocircuito o un exceso de carga) un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

Se los conoce también con el nombre de separadores o desconectadores. Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento. Un seccionador, a diferencia de un disyuntor o de un interruptor, no tiene mecanismo de supresión del arco eléctrico y por tanto carece de poder de corte. Es imperativo detener el funcionamiento del circuito con anterioridad para evitar una apertura en carga

El interruptor automático es un dispositivo de protección contra sobrecargas y cortocircuitos que tiene la capacidad de actuar cuando detecta la falla sin dañarse, lo cual permite su restablecimiento una vez que se resolvió el inconveniente (a diferencia de los fusibles)

Un interruptor diferencial (ID), también conocido como RCD, RCCB o dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de accidentes provocados por el contacto con partes activas de la instalación (contacto directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (contacto indirecto). También protegen contra los incendios que pudieran provocar dichas derivaciones.

Un relé térmico es un dispositivo de protección que funciona contra las sobrecargas y calentamientos, por lo que se utiliza principalmente en motores, con lo que se garantiza alargar su vida útil y la continuidad en el trabajo de máquinas, evitando paradas de producción y garantizando volver a arrancar de forma rápida y con seguridad.

Disyuntor es el término empleado fundamentalmente en latinoamérica para denominar al interruptor automático (España). La utilización de este término puede variar en distintas regiones, así tenemos; automático (Chile), taco o breaker (Colombia), breaker o pastilla (México, Venezuela, Ecuador, Costa Rica y Panamá), o flipon (Guatemala)

Es un dispositivo que, que brevemente explicado se puede decir que tiene por función habilitar o deshabilitar un flujo de corriente. La función entonces del contactor es la de abri o cerrar circuitos eléctricos vinculados a motores eléctricos. Este equipo electromecánico puede ser manipulado a distancia y es clave en el funcionamiento de motores para automatización

Es un dispositivo que controla la potencia consumida por el cliente en cada momento. Cuando el consumidor supera la potencia eléctrica contratada, este sistema automático corta el suministro de electricidad. Su finalidad es evitar daños en la instalación en el caso de que haya una sobrecarga.

Los variadores o convertidores de velocidad son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC).

Un botón pulsador de parada de emergencia es un interruptor de control a prueba de fallos que proporciona seguridad para la maquinaria y para la persona que utiliza la maquinaria. El propósito del botón pulsador de emergencia es detener la maquinaria rápidamente cuando hay un riesgo de lesiones o cuando es necesario detener el flujo de trabajo.

Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite"), son dispositivos situados al final del recorrido o de un elemento móvil, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un campo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire.

Son dispositivos de protección sin contacto con dos o más haces de luz. Si se interrumpe uno o más de los haces de luz, se envía una señal de apagado a la máquina para interrumpir el estado con potencial de riesgo. Un sistema se compone de un transmisor y un receptor.

El cable unipolar o cable monopolar es de un solo conductor de cobre o aluminio forrado con diversos tipos de materiales aislantes que le brindan diferentes características de capacidad y resistencia haciéndolos capaces de ser instalados en aplicaciones muy específicas, además son identificados por una gama de colores para su fácil organización.

La manguera eléctrica es el recubrimiento de plástico de varios hilos de cobre, dando lugar a un cable, que a su vez, de la unión de dos o más cables da a la formación de lo que conocemos como manguera eléctrica.

La regleta eléctrica es un equipo electrodoméstico de uso generalizado. ... Una regleta eléctrica es un arreglo de tomacorrientes adecuadamente colocados que se conectan por uno de sus extremos a un cable flexible, y permite que se puedan insertar varios aparatos eléctricos de forma segura al mismo tiempo

Debes conocer

La mayor parte del software de diseño electrotécnico, automatización, regulación y control existente es software comercial, y por tanto sujeto a la adquisición de una licencia específica para su manejo profesional. No obstante, comprobarás que muchos de ellos poseen versiones demostración (generalmente limitadas, ya que su finalidad es únicamente mostrar el funcionamiento del programa) y versiones para estudiantes, muchas de ellas gratuitas, aunque en ocasiones con menos prestaciones que el software profesional, para el aprendizaje en el manejo del software en cuestión.

Muchas de ellas puedes incluso solicitarlas desde la web de la empresa desarrolladora.

Puedes consultar a modo de ejemplo la página de CYPE instalaciones, en su versión educacional:

Página de CYPE Instalaciones versión estudiantes

2.3.- Esquemas de potencia y esquemas de mando.

Los esquemas eléctricos y de sistemas automatizados, como ya sabes de la unidad anterior, desde el punto de vista de su representación gráfica se dividen en dos grandes grupos:

  1. Esquemas multifilares: Son aquellos en los cuales cada conductor eléctrico del sistema es representado por una línea independiente. Son habituales en sistemas eléctricos en los que se pretende detallar en todo momento el conexionado de cada conductor que interviene en el mismo, como puede ser por ejemplo el caso de una instalación eléctrica de una vivienda.
  2. Esquemas unifilares: El esquema unifilar e distingue del multifilar en que el conjunto de conductores del circuito que discurre paralelo y que alimenta un mismo elemento se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores.

En la representación de automatismos eléctricos, todo automatismo cableado se representa gráficamente separado en dos grandes bloques:

  1. Esquema de potencia: El esquema de potencia es el encargado de representar la transmisión de potencia eléctrica al elemento accionado. Constará de varios conductores (en función de si es monofásico o trifásico, con o sin neutro y con o sin conductor de protección) que partirán del sistema de alimentación eléctrica del automatismo hasta la alimentación de los receptores. En medio de estos elementos se encontrarán aquellos otros encargados de realizar la conexión y/o desconexión de los receptores en función de las señales proporcionadas desde el esquema de mando.
  2. Esquema de mando: Es el encargado de realizar las funciones de conexión/desconexión de los elementos del circuito de potencia, temporización, enclavamiento, etc. que nos permitan un control del proceso o dispositivo eléctrico. Son esquemas habitualmente representados con dos conductores (monofásico).

Debes saber que todo esquema automático respeta la representación anterior, elaborándose para ello un esquema multifilar, ya que es necesario conocer el conexionado de cada conductor con cada elemento que forme parate del esquema automático.

Para esquemas exclusivamente eléctricos, en los que no se deba realizar ninguna labor de automatización, el esquema de mando no es representado, limitándonos exclusivamente al esquema de potencia.

En la siguiente figura puedes ver la representación de los esquemas de potencia y mando para un automatismo de arranque directo de un motor trifásico, elaborado con CADe_SMU. Observa que toda la simbología de representación obedece a la norma UNE 60617 que ya viste en la unidad de trabajo anterior.

En la figura se representan los esquemas de potencia y mando de un arranque directo de un motor trifásico con rotor en cortocircuito. En el esquema de potencia aparecen, de arriba a abajo, los bornes de conexión, relé magnetotérmico, contactor de potencia, relé térmico y motor trifásico, cada uno de ellos representado por su símbolo normalizado. En el esquema de mando aparece, tras un fusible de protección, una primera rama destinada a la conexión de la bobina del contactor KM1, con su pertinente contacto cerrado del relé térmico, pulsador de paro y pulsador de marcha, y en la segunda rama, la alimentación de un piloto luminoso de señalización del fallo térmico a través del contacto abierto del relé térmico.
José María Delgado (uso educativo-nc)

 

Por otro lado, en esta otra figura puedes ver un esquema eléctrico (en el que por sencillez de representación no se han colocado los receptores) de un cuadro eléctrico de vivienda. Como puedes observar, en este caso no existe esquema de mando, sino que únicamente se representa, en este caso a través de esquema multifilar, los elementos eléctricos de dicho cuadro en su alimentación a los receptores:

 

La conexión eléctrica o circuito eléctrico es la interconexión de elementos o más con una trayectoria cerrada y la finalidad principal de llevar energía eléctrica desde los elementos productores hasta los elementos consumidores. Existen diferentes tipos de conexiones eléctricas según la forma de conexión entre sí: los circuitos en serie y los circuitos en paralelo.

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada.

Los automatismos eléctricos son los circuitos y elementos que se utilizan para realizar el control automático de las máquinas eléctricas. ... - Automatismos Cableados: Los automatismos cableados son aquellos que se implementan por medio de uniones físicas entre los que forman el sistema de control.

un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no producirá un campo magnético giratorio, por lo que los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son poco usuales para potencias por encima de los 10 kW. El voltaje y la frecuencia de esta corriente dependen del país o región, siendo 115 y 230 los valores más extendidos para el voltaje (siendo dominante el de 230, debido a la recarga de vehículos eléctricos) y 50 o 60 Hercios para la frecuencia.

Un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud

La corriente alterna que llega a nuestros hogares es monofásica. En corriente monofásica existe una única señal de corriente, que se transmite por el cable de fase (R, color marrón) y retorna por el cable de neutro que cierra el circuito (N, color azul). El cable de tierra es siempre verde. El sistema monofásico usa una tensión de 230V entre fase y neutro.El neutro en realidad es un cable de potencial cero, esto es, que no tiene ninguna carga eléctrica, ni voltaje.

Los conductores de protección sirven para unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra contactos indirectos.

Un enclavamiento eléctrico (también denominado retención eléctrica) es un dispositivo que controla la condición de estado de cierto circuito eléctrico/ mecanismo para habilitar o no un accionamiento, comúnmente utilizando solenoides electromagnéticos estimulados por señales eléctricas.

Esquema multifilar, representa todo el conexionado del circuito, atendiendo a la situación real de los elementos dentro de éste. Esquema unifilar, representa todos los conductores de un tramo por una sola línea, indicando el número de conductores con lazos oblicuos sobre la línea.

La conexión eléctrica o circuito eléctrico es la interconexión de elementos o más con una trayectoria cerrada y la finalidad principal de llevar energía eléctrica desde los elementos productores hasta los elementos consumidores. Existen diferentes tipos de conexiones eléctricas según la forma de conexión entre sí: los circuitos en serie y los circuitos en paralelo.

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada.

Automatismos Cableados: Los automatismos cableados son aquellos que se implementan por medio de uniones físicas entre los que forman el sistema de control. Los automatismos constituyen los circuitos y elementos que se utilizan para realizar el control automático de las máquinas eléctricas.

un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no producirá un campo magnético giratorio, por lo que los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son poco usuales para potencias por encima de los 10 kW. El voltaje y la frecuencia de esta corriente dependen del país o región, siendo 115 y 230 los valores más extendidos para el voltaje (siendo dominante el de 230, debido a la recarga de vehículos eléctricos) y 50 o 60 Hercios para la frecuencia.

Un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud

El neutro es un conductor con potencial 0 o diferencia de potencial 0. Su función es precisamente crear un desequilibrio, una diferencia de potencial que permita la existencia de corriente eléctrica por el conductor de Fase.

Los conductores de protección sirven para unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra contactos indirectos

Un enclavamiento eléctrico (también denominado retención eléctrica) es un dispositivo que controla la condición de estado de cierto circuito eléctrico/ mecanismo para habilitar o no un accionamiento, comúnmente utilizando solenoides electromagnéticos estimulados por señales eléctricas.

Esquema multifilar, representa todo el conexionado del circuito, atendiendo a la situación real de los elementos dentro de éste. Esquema unifilar, representa todos los conductores de un tramo por una sola línea, indicando el número de conductores con lazos oblicuos sobre la línea.

2.4.- Bibliotecas de símbolos.

La mayoría de los paquetes software para el diseño de esquemas eléctricos y automáticos de basan en bibliotecas de símbolos.

Una biblioteca de símbolos es una colección de símbolos preestablecidos que permiten la elaboración de esquemas de forma rápida y modular, sin necesidad de tener que elaborar la representación de cada símbolo por separado.

Las bibliotecas de símbolos son elementos gráficos pre elaborados que pueden estar incluidos en el software que estés utilizando, a modo de elementos de "arrastrar y colocar" para que puedas elaborar el esquema de forma rápida y cómoda, teniendo posteriormente que interconectar los elementos entre sí, o bien pueden ser elementos gráficos no incluidos en el software a utilizar, pero que tú como usuario puedes elaborar y añadir al programa, personalizando de este modo el mismo de acuerdo a tus preferencias.

El primer método es usado por la mayoría de los programas de edición gráfica en el ámbito de las instalaciones. El segundo método en cambio es empleado por muchos programas multipropósito que permiten la personalización de los símbolos empleados a modo de bloques CAD para poder posteriormente insertar los mismos en el esquema o plano elaborada. Verás estas técnicas y elementos en unidades posteriores.

A continuación puedes ver un desglose de las bibliotecas de símbolos del programa CADe_SMU.

En la figura aparecen las distintas librerías de la biblioteca de símbolos del software CADe_SIMU, organizadas tal y como aparecen en el programa, y reunidos los símbolos en una sola imagen.Aparecen organizados en Fuentes de alimentación, Fusibles y Seccionadores, Automáticos y Disyuntores, Contactores e Interruptores, Motores, Potencia, Arrancadores y Variadores, Contactos Auxiliares, Accionadores, Detectores, Bobinas y Señalizaciones y por último Cables y Conexiones.
R. Alvarez (Uso educativo-nc)

 

Seleccionamos el objeto con un click soostenido (izquierdo sostenido), llevamos por la pantalla el objeto hasta el lugar deseado y clikamos enter

Una vez que se han escogido los elementos hay que conexionarlos mediante un cableado de punto a punto.

Los bloques son la colección de geometrías que actúan como un solo objeto y se pueden usar en un dibujo de forma repetitiva. Los bloques que se usan en el dibujo se llaman referencias de bloque y si modifica el bloque, todas sus referencias cambian automáticamente.

Seleccionamos el objeto con un click soostenido (izquierdo sostenido), llevamos por la pantalla el objeto hasta el lugar deseado y clikamos enter

Una vez que se han escogido los elementos hay que conexionarlos mediante un cableado de punto a punto.

Los bloques son la colección de geometrías que actúan como un solo objeto y se pueden usar en un dibujo de forma repetitiva. Los bloques que se usan en el dibujo se llaman referencias de bloque y si modifica el bloque, todas sus referencias cambian automáticamente.

Debes conocer

Excepto las bibliotecas de símbolos CAD vectoriales de intercambio, la mayoría de bibliotecas de símbolos empleadas por los diferentes software en el ámbito de las instalaciones no son exportables e intercambiables entre programas, por lo que se encuentran limitadas y circunscritas a su empleo para el software para el que han sido diseñadas.

2.5.- Nomenclatura, conexionado y jerarquización de elementos.

La representación gráfica de instalaciones, como ya pudiste comprobar en tu primera unidad de trabajo, exige respetar no sólo una simbología normalizada, sino un posicionamiento correcto del símbolo en el esquema, así como una nomenclatura del mismo y un interconexionado con el resto de elementos representados en el mismo esquema.

En el caso de esquemas eléctricos y automáticos, ya viste cómo la norma UNE-EN 60617 por un lado y las normas tecnológicas de la edificación por otro, normalizan y recomiendan respectivamente el uso de una simbología determinada. Además, establecen unas normas de referenciar y nombrar los elementos en el esquema.

Respecto a la nomenclatura y marcado de bornes de elementos en esquemas de instalaciones eléctrica y automáticas, la norma UNE-EN 60617 establece algunos principios de nomenclatura:

  1. Para el marcado de bornes de cargas, debemos emplear siempre letras mayúsculas y representar el borne de entrada con un número menor que el de salida. En la siguiente figura podemos ver los casos de representación en bobinas, motores o receptores de alumbrado:
    Se muestra el correcto marcado de los bornes e los elementos de potencia de un esquema de automatismo, en concreto sobre los símbolos normalizado de una bobina, un motor monofásico y un receptor de alumbrado.
    José María Delgado (Uso educativo-nc)
  2. Para el marcado de bornes de elementos de conexionado en circuitos de potencia o mando, como el caso de contactores, temporizadores, etc., debemos tener en cuenta que el el caso de los circuitos de potencia, los contactos estarán marcados secuencialmente por polo con números de un sola cifra. En el caso de circuitos de mando, los contactos se marcarán de la forma en que se muestra en la figura:
    La imagen muestra de forma breve el marcado de bornes en elementos de mando en un esquema de automatismo. Se muestran las reglas de marcado para contactos   auxiliares de relé y contactores, contactos temporizados y contactos de relés térmicos, indicando en cada uno de los casos la numeración a seguir: la primera cifra indica el orden del contacto en el elemento para el caso de contactores y temporizadores y es un 9 para el caso de relés térmicos. La segunda cifra varía: en el caso de contactores toma los valores de 1-2 para contactos cerrados y de 3-4 para abiertos, en el caso de temporizadores toma los valores 5-6 para cerrados y 7-8 para abiertos, al igual que en el caso de contactos auxiliares de relé térmico.
    José María Delgado (Uso educativo-nc)

A pesar de que el software de representación y edición ya incluya estos principios de nomenclatura y marcado (CADe_SMU lo hace), es necesario que, para una correcta representación de elementos, conozcas estas reglas y las pongas en práctica, ya que serás tú quien decida la referencia de la simbología a pesar de que el software te la pueda proponer.

Respecto al conexionado y jerarquización de elementos, es necesario tener en cuenta que para interconectar los elementos entre sí, en el caso de CADe_SIMU así como en el caso de otros software de edición, es necesario observar algunas normas básicas:

  • La jerarquización de elementos en el esquema debe obedecer a la posición del elemento en la instalación real.
  • El conexionado de elementos en el software de diseño de esquemas eléctricos y automáticos deberá hacerse desde el borne de salida de un elemento hasta el borne de entrada de otro.
  • En el conexionado podrán añadirse las indicaciones adicionales que puedan ser de utilidad en el esquema (longitud de conductores, corrientes, secciones...)

Para el caso de representación de instalaciones eléctricas ajenas a la automatización cuyo fin sea simplemente la representación gráfica de un esquema de alimentación eléctrica, es necesario igualmente que mediante el uso del software de representación observemos también algunas normas de nomenclatura, conexionado y jerarquización de elementos. Algunas de ellas (distancias entre elementos, características de receptores,...) podemos verlas en la siguiente figura:

La imagen muestra el esquema unifilar de una instalación con dos receptores de alumbrado y un conmutador, empleando la simbología normalizada. Sobre las líneas que representan a los conductores se indican detalles como sección del conductor y corriente que transporta. Sobre los receptores se indican la potencia de cada uno de ellos.
José María Delgado (Uso educativo-nc)

 

Un temporizador o timer es un pequeño aparato que abre y cierra un circuito eléctrico de forma automática y durante un tiempo determinado. De forma breve, podemos decir que nos permite programar el encendido y apagado de diferentes dispositivos de forma sencilla.

Un polo eléctrico es cada uno de los bornes de un generador de energía eléctrica. De este concepto nace la costumbre de llamar cables unipolares a los formados por un único conductor, bipolares a los que tienen dos y así sucesivamente.

Establecer un orden de acuerdo con la jerarquía. Organizarse los elementos a partir de una estructura que se establece en orden a algún criterio de subordinación entre las partes o elementos intervinientes.

Un temporizador o timer es un pequeño aparato que abre y cierra un circuito eléctrico de forma automática y durante un tiempo determinado. De forma breve, podemos decir que nos permite programar el encendido y apagado de diferentes dispositivos de forma sencilla.

Un polo eléctrico es cada uno de los bornes de un generador de energía eléctrica. De este concepto nace la costumbre de llamar cables unipolares a los formados por un único conductor, bipolares a los que tienen dos y así sucesivamente.

Establecer un orden de acuerdo con la jerarquía. Organizarse los elementos a partir de una estructura que se establece en orden a algún criterio de subordinación entre las partes o elementos intervinientes.

2.6.- Elaboración de esquemas eléctricos y automáticos.

Ya conoces las particularidades más generales de representación de esquemas eléctricos y automáticos. Como ya viste en los apartados anteriores, existen multitud de herramientas software para la elaboración de los mismos. A modo de ejemplo te centrarás en la herramienta CADe_SMU introducida en el apartado 2.1.

En el siguiente video puedes descubrir la características generales de la herramienta y su forma de trabajo. Aquí podrás aprender el manejo de las bibliotecas de símbolos, así como el conexionado y jerarquización de elementos en un esquema automático con CADe_SMU.

 

En la presentación se muestra el manejo básico del entorno de trabajo de CADe_SIMU. La presentación sólo tiene un botón interactivo para avanzar de diapositiva en diapositiva, y conforme se va avanzando, se van mostrando las diferentes barras de herramientas del programa: componentes, menús y su posterior simulación.

Ejercicio resuelto

En el siguiente archivo se encuentra el esquema de potencia, en formato PDF, de un automatismo para el arranque directo de un motor trifásico. El objetivo de este ejercicio es representar dicho esquema en CADe_SIMU.

Haciendo uso del manual de CADe_SIMU, no tendrás problemas para elaborar la representación adjuntada.

Autoevaluación

Pregunta

Hablando de software de representación de instalaciones eléctricas y automatismos, ¿cuál de estas afirmaciones te parece correcta?

Respuestas

Las bibliotecas de símbolos son algo exclusivo del software eléctrico de representación.

Un esquema multifilar consiste en la representación conjunta de varios esquemas unifilares.

Los esquemas de potencia y mando tienen referencias comunes entre ellos.

Sólo CADe_SIMU permite representar de forma sencilla esquemas de automatismos.

Retroalimentación

2.7.- Simulación del funcionamiento.

Aunque normalmente el software de diseño de instalaciones tiene como único objetivo la representación de las mismas para poder elaborar planos de montaje de dichas instalaciones, en ocasiones algunos paquetes informáticos permiten, de cara a la elaboración de un diseño lo más depurado posible, una simulación de funcionamiento del mismo. De esta forma se cumplen dos objetivos básicos con el programa:

 

  • La representación gráfica de las instalaciones de acuerdo a normativa.
  • El diseño optimizado de las mismas, permitiendo comprobar de forma previa a su montaje real el correcto funcionamiento de éstas.

Como puedes imaginar, no es una característica muy corriente en el ámbito de las instalaciones térmicas y de fluidos, pero determinados programas de diseño de instalaciones automáticas (CADe_SMU) o de instalaciones hidráulicas (Festo FluidSIM Hydraulics) o neumáticas (Festo FluidSIM Pneumatics o Automation Studio) permiten la simulación del funcionamiento de la instalación.

A modo de ejemplo, en el siguiente enlace puedes observar un video en el que puedes ver el funcionamiento de la simulación de automatismos en CADe_SMU:

 

En el vídeo se muestra el manejo básico del entorno de trabajo de CADe_SIMU, tomando como ejemplo la elaboración de un circuito de potencia con su correspondiente circuito de mando. Una vez escogidos los elementos, se conectan y posteriormente se simula el conjunto .

Para reflexionar

¿Crees que la simulación de funcionamiento debería ser una característica imprescindible en todos los programas de diseño y representación de instalaciones en el ámbito de las instalaciones térmicas y de fluidos?

Para saber más

Como recurso adicional de formación, puedes ver que existen numerosos portales de videos on-line estructurados en canales a los que puedes suscribirte y que en numerosas ocasiones tratan de temas monográficos como pueden ser ejemplos de uso de determinados tipos de software. A pesar de que haremos referencia a ellos en unidades posteriores, aquí tienes algunos con ejemplos de referencia para CADe_SIMU y otros software de diseño (y cálculo) de instalaciones eléctricas y automáticas:

Canal Youtube con ejemplos de uso de CADe_SIMU

Canal Vimeo con ejemplos de uso de CADe_SIMU

3.- Herramientas informáticas para el diseño de esquemas neumáticos.

Caso práctico

Ya eran varias veces las que Nerea había ayudado a Macarena a trasportar montones de planos desde la imprenta con la que habitualmente trabajaba hasta la oficina. Nerea siempre se había preguntado cómo era posible que Macarena diseñara los planos en tan poco tiempo. ¡Tenía que tener alguna ayuda!.

La mayoría de los planos eran de instalaciones eléctricas y automatismos para el control de equipos de climatización, y Nerea ya se iba acostumbrando a los símbolos con solo verlos. ¿Aprendería a manejar los programas que seguro empleaba Macarena para el diseño de estas instalaciones?

En la imagen pueden un esquema neumático realizado con un programa de diseño
José María Delgado (Uso educativo-nc)

Al igual que ocurre con el software de diseño eléctrico y de automatismos, existen numerosos paquetes software para el diseño y representación de instalaciones neumáticas e hidráulicas.

Como ya viste en la Unidad de Trabajo anterior, la neumática es la rama de la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones prácticas del aire comprimido, mientras que la hidráulica se centra en las aplicaciones prácticas del agua a presión (aunque también derivan de ellas ramas como la oleohidráulica que emplea aceites a presión para la transmisión de movimientos).

Como ocurría también en el software electrotécnico, en el caso de diseño de esquemas neumáticos e hidráulicos existen dos tipos de programas:

  • Aquellos que únicamente se centran en el diseño de la instalación.
  • Otros que,normalmente con fines más didácticos y con menor alcance en el diseño de detalle, que permiten también una simulación del funcionamiento de la instalación diseñada.
    En la imagen puede observarse el entorno de trabajo del software FluidSIM 4.0 de FESTO, donde en la parte de la izquierda aparece una presentación jerarquizada de la biblioteca de símbolos del programa y en la parte derecha el entorno de trabajo, donde se ha puesto como ejemplo la activación de un cilindro de simple efecto a través de una válvula 3/2, previo paso por una unidad acondicionadora de aire comprimido y una fuente de presión.
    José María Delgado (Uso educativo-nc)

Como software de diseño y simulación de circuitos neumáticos puedes aprender el funcionamiento del paquete FluidSIM Pneumatics de FESTO a través de la versión demostración del mismo, con algunas limitaciones en el tiempo de funcionamiento y en la posibilidad del guardado de archivos, pero suficiente para comprobar las características más relevantes del mismo y las posibilidades de cara al diseño neumático. A través del siguiente enlace puedes acceder a la página de descarga del mismo:

Página de descarga del software FluidSIM Pneumatics de Festo

Como puedes comprobar, la simbología se adapta tal y como viste en la Unidad anterior, a la norma DIN ISO 1219, recogida en nuestro país a través de la norma UNE 101149:1986. Puedes ver los símbolos que emplea el software a través del enlace:

Símbolos empleados en FluidSIM de acuerdo a DIN ISO 1219

Para aprender de forma cómoda su funcionamiento, FESTO incluye a través de su web un manual de manejo del paquete software, que puedes encontrar bajo el siguiente enlace:

Manual de FluiSIM Pneumatics 4.0 (2.90 MB)

Para saber más

Existen otro muchos paquetes software, la mayoría paquetes comerciales, para el diseño y simulación de circuitos neumáticos. En el siguiente enlace  puedes encontrar encontrar uno de ellos,  pero hay otro con versiones de prueba, demostración o licencias para estudiante que te pueden permitir comprobar su funcionamiento.

Software de diseño neumático

3.1.- Entorno de trabajo, conexionado y jerarquización de elementos.

El entorno de trabajo de las herramientas de trabajo para el diseño de esquemas neumáticos podrás comprobar que no es muy diferente al ya estudiado para el software de diseño electrotécnico: se basan fundamentalmente en el uso de una interfaz gráfica de usuario, con zona de área de menús, barra de herramientas y zona de diseño, como puedes comprobar en la figura del apartado anterior.

El uso de bibliotecas de símbolos, como verás posteriormente, es especialmente empleado por la mayoría de estos programas, al ser un modo sencillo, rápido y cómodo de diseño de esquemas de acuerdo a la simbología normalizada, teniendo posteriormente que interconectar los elementos como ya hemos visto en paquetes software anteriores, y como has podido comprobar en el manual de uso de FluidSIM Pneumatics.

La interfaz gráfica de usuario, conocida también como GUI, es un programa informático que actúa de interfaz de usuario, utilizando un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones disponibles en la interfaz.

La interfaz gráfica de usuario, conocida también como GUI, es un programa informático que actúa de interfaz de usuario, utilizando un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones disponibles en la interfaz.

Debes conocer

La representación esquemática de automatismos neumáticos mediante el uso de software debe seguir necesariamente una jerarquía de elementos en su construcción, de cara a una claridad de construcción del esquema. Es por ello que debes seguir la estructura jerárquica por niveles similar a la de la figura:

En la imagen aparece la jerarquía de elementos a emplear en un automatismo neumático esquematizado mediante un diagrama de bloques, donde aparece la categoría superior (parte superior del dibujo) como aquellos elementos destinados a la ejecución de órdenes y emisión de señales directas a actuadores, pasando a un nivel inferior al procesamiento y entrada de señales (válvulas de bloqueo, válvulas distribuidoras,...) y llegando por fin al nivel inferior o más bajo del esquema donde se sitúan los elementos encargados de proporcionar energía al sistema (aire a presión).
José María Delgado (Uso educativo-nc)

 

Puedes observar cómo es necesario colocar en la parte superior los elementos actuadores y en la inferior la alimentación de energía (aire comprimido), para poder encuadrar en medio de ambas los elementos de distribución, mando y control del flujo de aire.

De cara al conexionado de elementos haciendo uso del software de diseño y representación, las líneas que representen conducciones de aire comprimido para la alimentación de los actuadores (cilindros o motores neumáticos) deben representarse, como puedes ver en la figura inferior, con línea continua. Igualmente, las líneas que transporten aire para el pilotaje de elementos neumáticos, se representarán a trazos, mientras que el trazo y punto se reserva para encerrar aquel conjunto de elementos que se trata como una sola entidad mediante el software de diseño.

Podrás comprobar que los programas suelen realizar todas estas tareas por nosotros, representando cada conexión de acuerdo a su tipo de línea necesario, pero es conveniente que no olvides estas reglas, ¡nunca se sabe cuándo deberás usarlas por ti mismo!

En la imagen pueden verse los 3 tipos de líneas que se emplean en sistemas neumáticos: líneas continuas para alimentación de actuadores, discontinuas para las líneas de pilotaje y de trazo y punto para la agrupación de elementos en un conjunto.
José María Delgado (Uso educativo-nc)

 

3.2.- Bibliotecas de símbolos.

Como has podido ver anteriormente, los programas de diseño y representación de esquemas neumáticos como FluidSIM Pneumatics emplean para la construcción de dichos esquemas las bibliotecas de símbolos, que no son más que elementos gráficos pre elaborados que pueden estar incluidos en el software que estés utilizando.

En la figura puedes ver las distintas categorías de símbolos que emplea el anteriormente comentado software de FESTO en su versión demostración:

Puedes comprobar que los símbolos de biblioteca están agrupados por bloques afines:

  • Neumática: Contiene los símbolos habituales en elementos de alimentación (suministro de aire a presión y elementos acondicionadores del aire, como filtros, lubricadores, purgas...) y de consumo (actuadores neumáticos con cilindros o motores).
  • Se incluyen aquí igualmente las válvulas de distribución y de control de caudal, así como los diferentes tipos de válvulas de regulación y otros tipos de accesorios o instrumentos de medida, como caudalímetros o manómetros.
  • Componentes eléctricos: Elementos esenciales en la electroneumática: actuadores eléctricos, alimentación de tensión, relés o interruptores.
  • Otros elementos: En las bibliotecas de símbolos tendrás también otros elementos que, a pesar de ser menos corrientes en los esquemas, pueden ser necesarios en la representación gráfica de una instalación neumática compleja, como pueden ser símbolos para GRAFCET, símbolos para funciones de comunicación entre automatismos, etc.

Serie de operaciones realizadas para eliminar las burbujas de gas y de aire que pueden formarse en los circuitos hidráulicos, especialmente en el del freno. La purga se efectúa dando presión al circuito y dejando salir por unas aberturas al efecto cierta cantidad de fluido.

Un caudalímetro es un instrumento usado para medir lineal, no lineal, la masa o caudal volumétrico de un líquido o un gas.

Un manómetro de presión es un indicador analógico utilizado para medir la presión de un gas o líquido, como agua, aceite o aire. A diferencia de los transductores de presión tradicionales, estos son dispositivos analógicos con un dial circular y un puntero accionado mecánicamente que han estado en uso durante décadas.

La electroneumática es una técnica de automatización en la que la energía eléctrica es quien sustituye a la energía neumática en los sistemas de control y mando, ya sea para la generación como para transmisiones de control.

En el mundo de la automatización se han conocido diversos métodos para programar y desarrollar flujos lógicos. Algunos de estos métodos eran completamente intuitivos, para después dar paso a variados lenguajes de programación. A diferencia de otros lenguajes de programación, GRAFCET(Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones) es un sistema gráfico de sintaxis sencilla. Mediante algunos comandos simples, es posible especificar procesos de automatización mediante flujos lógicos.

Serie de operaciones realizadas para eliminar las burbujas de gas y de aire que pueden formarse en los circuitos hidráulicos, especialmente en el del freno. La purga se efectúa dando presión al circuito y dejando salir por unas aberturas al efecto cierta cantidad de fluido.

Un caudalímetro es un instrumento usado para medir lineal, no lineal, la masa o caudal volumétrico de un líquido o un gas

Un manómetro de presión es un indicador analógico utilizado para medir la presión de un gas o líquido, como agua, aceite o aire. A diferencia de los transductores de presión tradicionales, estos son dispositivos analógicos con un dial circular y un puntero accionado mecánicamente que han estado en uso durante décadas.

La electroneumática es una técnica de automatización en la que la energía eléctrica es quien sustituye a la energía neumática en los sistemas de control y mando, ya sea para la generación como para transmisiones de control.

En el mundo de la automatización se han conocido diversos métodos para programar y desarrollar flujos lógicos. Algunos de estos métodos eran completamente intuitivos, para después dar paso a variados lenguajes de programación. A diferencia de otros lenguajes de programación, GRAFCET(Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones) es un sistema gráfico de sintaxis sencilla. Mediante algunos comandos simples, es posible especificar procesos de automatización mediante flujos lógicos.

Autoevaluación

Rellena los espacios en blanco con los conceptos adecuados.

Los programas habituales de software de diseño para representación de instalaciones suelen agrupar los elementos en que hacen más sencilla, rápida y cómo la representación. Éstas no pueden normalmente entre programas. Para crear un esquema neumático con estos programas, es necesario tener en cuenta que los símbolos deben ordenarse de forma .

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3.3.- Simulación del funcionamiento.

Al igual que ocurría con las herramientas informáticas para el diseño de instalaciones eléctricas y automáticas, a pesar de que no es una característica imprescindible del software, los programas de diseño de esquemas neumáticos incluyen normalmente una muy útil característica de simulación.

Mediante la simulación no sólo puedes observar el correcto funcionamiento del esquema neumático en tiempo de diseño, sino que es además especialmente en algunos casos para definir aspectos ajenos a la representación gráfica de la instalación y que forman parte del cálculo del diseño del sistema. De esta forma, pueden elegirse parámetros como la longitud de la carrera de los vástagos de los cilindros, la presión de suministro del aire comprimido o el caudal de aire a suministrar por los equipos de alimentación.

Las características propias de la simulación incluyen avisos de programa. De esta forma, puede perfeccionarse el diseño y representación gráfica del esquema, ya que el propio software, en tiempo de simulación, emite avisos ante fallos de conexión como podemos ver en la figura adjunta:

En este caso, dado que en el esquema anterior de activación de un cilindro de doble efecto a través de una válvula 5/3 existe una conexión abierta en dicha válvula, el programa nos avisa, en tiempo de simulación, que es necesario corregir ese detalle en la representación esquemática antes de proceder a una simulación de funcionamiento de dicha instalación.

Varilla que forma parte de una pieza y que la une solidariamente a otra de la misma máquina u órgano.

Son capaces de producir trabajo útil en los dos sentidos, ya que se dispone de una fuerza activa tanto en el avance como en el retroceso. Se construyen siempre en forma de cilindros de émbolo y poseen dos tomas para aire comprimido, cada una de ellas situada en una de las tapas de cilindro.

Válvulas 5/3 (5 vías y 3 posiciones): Son similares a las dos posiciones, pero tienen una posición central adicional. Según esta posición central, estas válvulas pueden ser: centro abierto, centro cerrado o centro a presión

Varilla que forma parte de una pieza y que la une solidariamente a otra de la misma máquina u órgano.

Son capaces de producir trabajo útil en los dos sentidos, ya que se dispone de una fuerza activa tanto en el avance como en el retroceso. Se construyen siempre en forma de cilindros de émbolo y poseen dos tomas para aire comprimido, cada una de ellas situada en una de las tapas de cilindro.

Válvulas 5/3 (5 vías y 3 posiciones): Son similares a las dos posiciones, pero tienen una posición central adicional. Según esta posición central, estas válvulas pueden ser: centro abierto, centro cerrado o centro a presión

Para saber más

Para ver la construcción completa y posterior simulación de funcionamiento de un esquema neumático sencillo puedes ver el siguiente video. En él podrás observar la elaboración de un esquema neumático de activación de un cilindro de simple efecto mediante una válvula 3/2.

Los cilindros de simple efecto son aquellos que solo realizan un trabajo cuando se desplaza su elemento móvil (vástago) en un único sentido; es decir, realizan el trabajo en una sola carrera de ciclo.

Normalmente son utilizadas para manejar cilindros simple efecto. Gracias a sus 3 vías, el flujo del aire puede ir en dos direcciones distintas y realizar el escape en su posición cerrada.

En el video se muestra una práctica muy sencilla con un cilindro de simple efecto y una válvula de 3/2 vías, se observa como se seleccionan los elementos y cómo se conexionan, finalmente se realiza una simulación para ver el efecto del flujo de aire.

Los cilindros de simple efecto son aquellos que solo realizan un trabajo cuando se desplaza su elemento móvil (vástago) en un único sentido; es decir, realizan el trabajo en una sola carrera de ciclo.

Normalmente son utilizadas para manejar cilindros simple efecto. Gracias a sus 3 vías, el flujo del aire puede ir en dos direcciones distintas y realizar el escape en su posición cerrada.

4.- Herramientas informáticas para el diseño de esquemas hidráulicos.

Caso práctico

Roberto empezaba a tener claro que además los programas multipropósito, a pesar de que aún no los conocía en profundidad, sino sólo de oídas, no podían igualar a los programas dedicados en ciertas tareas.

En sus apoyos a Raúl en la oficina había descubierto la gran utilidad que suponían las bibliotecas de símbolos en el uso de programas de un cierto ámbito. ¡Simplificaban muchísimo el trabajo!

Si antes había podido aprender características básicas de los programas de diseño neumático, seguto que Raúl podía contarle algo sobre los programas de diseño hidráulico. No debían diferenciarse mucho de los anteriores, aunque recordaba que en cierta ocasión Nerea le había contado que tenían sus propias particularidades...

La diferencia más marcada entre la hidráulica y la neumática radica sin duda en el fluido empleado en cada una de ellas: mientras que la neumática emplea aire comprimido como elemento transmisor de fuerzas, la hidráulica emplea generalmente agua o aceites (por su capacidad de lubricación a la vez que de transmisión de esfuerzos, pasando a llamarse también oleohidráulica) para conseguir el mismo fin.

Las características de los fluidos transmisores (compresibles como el aire en el caso de la neumática e incompresibles en el caso de la hidráulica) determina también las características de estos circuitos, ya que a pesar de que la simbología de elementos de ambos está normalizada por la DIN ISO 1219 y la UNE 101149:1986, los circuitos neumáticos son normalmente abiertos (escape al ambiente) mientas que los hidráulicos son cerrados (escape a un tanque de almacenamiento).

Los software específicos presentes en el mercado para el diseño y representación de circuitos hidráulicos son menos numerosos que los de los circuitos neumáticos, pero a pesar de ello muy similares a los anteriores, debido a la gran cantidad de simbología asociada que ambos comparten.

Al igual que el FluidSIM Pneumatics 4.0 que viste en el apartado anterior, FESTO también comercializa el FluidSIM Hydraulics 3.6, que puedes probar a través de la versión demostración ofrecida en su web, aunque con las mismas limitaciones que la versión demostración del software neumático. En el siguiente enlace puedes acceder a la misma:

Link descarga del software FluidSIM Hydraulics de Festo, versión demo

 

Al igual que en el caso anterior, para aprender de forma cómoda su funcionamiento, FESTO incluye a través de su web un manual de manejo del paquete software, que puedes encontrar bajo el siguiente enlace:

Manual de FluiSIM Hydraulics 3.6 (3.16 MB)

4.1.- Entorno de trabajo, conexionado, jerarquización, bibliotecas de símbolos y simulación.

Todo lo que has estudiado anteriormente para el caso de instalaciones neumáticas desde el punto de vista de conexionado de elementos, jerarquización de los mismos en esquemas y empleo de biblioteca de símbolos sigue siendo válido para el caso de instalaciones hidráulicas.

Recuerda que la principal diferencia de las instalaciones hidráulicas frente a las neumáticas desde el punto de vista de la representación gráfica de las mismas radica únicamente en aquellos elementos que, debido a la tecnología empleada, son característicos de la representación de estas últimas frente a las primeras. De este modo, si la unidad de preparación del aire comprimido era un elemento característico de las instalaciones neumáticas, para el caso de las instalaciones hidráulicas un elemento propio de las mismas será el equipo de bombeo y regulación de presión, como puedes ver en la imagen adjunta:

Además debes tener en cuenta que muchos de los elementos, a pesar de tener la misma referencia de símbolos (como las válvulas distribuidoras o los cilindros), son físicamente distintos, ya que la tecnología empleada es completamente diferente.

En las imágenes adjuntas podemos ver una válvula 5/2 neumática y su homóloga hidráulica en su versión 5/3. Como puedes ver, a pesar de que su simbología es idéntica, físicamente son muy distintas entre sí.

Válvula neumática 5/2
Imagen de válvula de accionamiento neumático 5/2 vías biestable.
Ministerio de Educación (Uso educativo-nc)
Válvula hidráulica 5/3
Imagen de electroválvula hidráulica de 5 vías 3 posiciones.
José María Delgado (Uso educativo-nc)

Los reguladores de presión limitan la presión máxima de un circuito hidráulico, para la seguridad de este. Esto se consigue mediante válvulas que abarcan casi todos los rangos de presión

Los reguladores de presión limitan la presión máxima de un circuito hidráulico, para la seguridad de este. Esto se consigue mediante válvulas que abarcan casi todos los rangos de presión

Aunque no es un tema característico de la representación de instalaciones, ¿qué ventajas e inconvenientes crees que tienen las tecnologías neumáticas e hidráulicas?

5.- Otras herramientas informáticas para el diseño de esquemas.

Caso práctico

En alguna ocasión, realizando algún trabajo con esquemas para algún módulo profesional del Ciclo Formativo, Nerea se había visto en la situación de tener que realizar de forma rápida y sencilla un pequeño dibujo y había recurrido a alguna de las herramientas gráficas de software libre con utilidad de dibujo.

Se preguntaba si sería posible también emplear este tipo de herramientas a la hora de realizar pequeños esquemas...

Captura de pantalla del programa OpenOffice Draw.
Rolf Meyer (Dominio público)

Ya has visto anteriormente que las herramientas de representación de esquemas en el ámbito de instalaciones térmicas y de fluidos pueden dividirse entre herramientas multipropósito y herramientas específicas, en función de si dichas herramientas están a no específicamente diseñadas para la representación y edición de esquemas en un ámbito técnico concreto.

Aunque lo verás en la unidad de trabajo posterior, en realidad cualquier herramienta informática con herramientas características de dibujo (creación y edición de entidades de dibujo) es, en mayor o menor medida, una herramienta apta para la representación gráfica de un esquema de no excesiva complejidad (el sacrificio a hacer es un más difícil manejo de la misma para un propósito específico, y por supuesto, el no tener bibliotecas de símbolos preconfiguradas (aunque muchos de estos paquetes informáticos sí incluyen herramientas para diseñar nuestras propias bibliotecas).

Imagen que ilustra el dibujo de una válvula de distribución neumática 3/2 mediante la herramienta de dibujo del software OpenOffice.org
José María Delgado (Uso educativo-nc)

 

Autoevaluación

Relaciona cada concepto con el tipo de programa de creación y edición de esquemas:

Ejercicio de relacionar
Nombre de símbolo Relación Ámbito
Instalación eléctrica de distribución. 1.Neumática.
Automatismo cableado. 2. Software multipropósito.
Válvula de distribución 3/2. 3. Esquema de mando.
Símbolos de usuario. 4. Esquema unifilar.

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