Simulacion de neumatica tecnologia industrial

Simulación neumática en la Tecnología Industrial

RESUMEN
La utilización del ordenador en el aula es una realidad. Y son muchas las ventajas que nos aporta el uso de las nuevas Tecnologías de la Información como herramienta de trabajo en Tecnología para estudiar, analizar y diseñar sistemas técnicos.
El artículo 27.5 de la ya desaparecida LOGSE señalaba que "La metodología didáctica del Bachillerato deberá favorecer la capacidad del alumno para aprender por sí mismo, para trabajar en equipo y para aplicar los métodos propios de la investigación científica. Además, deberá propiciar la relación de los aspectos teóricos de las materias con sus aplicaciones prácticas". Por tanto, está sobradamente justificado el empleo del software didáctico  como material complementario en el aprendizaje de las distintas materias, siendo una metodología activa que permite integrar actividades experimentales.
Existen hoy en día una gran variedad de programas que simulan el comportamiento de situaciones reales, permitiendo al alumnado diseñar y animar circuitos de variadas tecnologías, como la Neumática, la Hidráulica, la Electricidad, la Electrónica... Esto facilita el proceso de enseñanza-aprendizaje: por una parte es una ayuda didáctica para el profesor, y por otra permite al alumnado la comprensión de la materia más fácilmente, pues pasa por la experimentación y la creación de situaciones de interés para el propio alumno.
 
Introducción. ¿Qué es la Neumática?
En las asignaturas de Tecnología Industrial I y II del Bachillerato Tecnológico se introduce al alumno en el conocimiento de la Neumática:

• En el primer curso dentro del bloque temático “Elementos de máquinas y sistemas”
• Y en el segundo curso como un bloque de contenido más: “Circuitos Neumáticos y Oleohidraulicos”

La Neumática es la rama de la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones prácticas del aire comprimido. El aire comprimido es aire tomado de la atmósfera y confinado a presión en un espacio reducido. Por ejemplo cuando inflamos un globo y posteriormente lo soltamos sin cerrar, la energía acumulada por el aire lo hace revolotear rápidamente por la habitación. Se produce una transformación de la energía almacenada en trabajo útil en mover el globo.
Hoy en día son muchos los sistemas técnicos que basan su funcionamiento en este tipo de energía. Por ejemplo, las puertas de algunos autobuses y trenes se accionan con aire comprimido; en la industria son muy útiles los sistemas neumáticos porque proporcionan movimiento lineal y desarrollan grandes fuerzas, utilizándose para empujar y levantar cargas pesadas, en cadenas de montaje automatizado, etc.
En los sistemas neumáticos, el aire comprimido se produce en un elemento llamado compresor, que es una bomba de aire comprimido accionada normalmente por un motor eléctrico. Este aire se almacena en un depósito denominado receptor. Desde éste, el aire es conducido a través de válvulas a los cilindros, que son los componentes encargados de realizar el trabajo.
Cuando el aire comprimido fluye en el interior de un cilindro, aumenta la presión y obliga a desplazarse a un émbolo situado en su interior, y proporcionando un movimiento lineal y realizando un trabajo.
Las válvulas tienen como misión controlar el flujo de aire comprimido que entra y sale de los cilindros. Las válvulas son los elementos de control del circuito.
Hablamos de electroneumática cuando el accionamiento de las válvulas neumáticas es eléctrico.
En la representación de los circuitos neumáticos se utiliza una simbología específica, siguiendo las normas establecidas por los organismos correspondientes (UNE, ISO, DIN...). Los esquemas neumáticos son una representación de las instalaciones neumáticas reales.
Para realizar en la práctica estos circuitos es necesario disponer al menos de un equipo neumático elemental además de los elementos necesarios para cada tipo de circuito. Esto supondría un coste elevado.
Para solucionar este problema podemos simular los circuitos neumáticos mediante programas específicos, así el alumno puede comprender su funcionamiento mediante la animación. Si además disponemos de un laboratorio de neumática, los alumnos pueden diseñar sus propios circuitos en el ordenador, detectar posibles errores antes del montaje..., para después proceder  a la realización práctica del mismo.
 Programas de simulación neumática
FluidSim Neumatics es un software de simulación para el conocimiento de la neumática y funciona en entorno Windows. Es ideal para emplearlo como material complementario en la enseñanza de esta disciplina.
Entre las características más importantes se encuentran:
        Ofrece la creación y simulación de circuitos de electroneumática.

• Posee una biblioteca de componentes neumáticos y eléctricos muy completa para la creación de circuitos nuevos.
• Durante la animación, los conductos y cilindros aparecen coloreados, según el estado de cada uno.
• El usuario puede controlar la velocidad de la simulación (con funciones como paso a paso, pausa...).
• Las válvulas y los interruptores accionados manualmente pueden ser conmutados mediante un clic del ratón.
• Permite construir circuitos nuevos, pero también se dispone de un conjunto de circuitos ejecutables.
• Muestra en los aparatos de medición los valores exactos de presión, fluido y corriente.
• Guarda una proporción del tiempo real durante la animación.
• Etc.

 
        Ofrece también el apoyo necesario para el conocimiento  básico de la neumática, en un menú denominado “Didáctica”, que puede ser muy útil a la hora de explicar y entender los distintos contenidos relacionados con este tema.
-Contiene un apartado denominado “Descripción del componente”, donde explica cómo son los distintos componentes de los circuito, muestra una foto, explica su funcionamiento, e ilustra incluso cómo es el componente interiormente. Posee también animaciones que pueden ser de gran ayuda para entender el tema seleccionado, etc.
-En “Exposiciones” presenta distintos temas disponibles, ejercicios...que pueden ser muy útiles para el profesorado.
-Posee también películas didácticas.
- Etc.
Como muestra se presenta a continuación el siguiente ejercicio: 
EJEMPLO DE SIMULACIÓN DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO:
Mando de un cilindro de doble efecto por medio de un pulsador para su salida y regreso al alcanzar la posición final por medio de un final de carrera, regulando la velocidad de salida del cilindro y regresando lo más rápidamente.

Figura nº 1: posición de reposo, todavía no se ha accionado el pulsador
 

Figura nº 2: se ha accionado el pulsador y el émbolo ha alcanzado la posición final de carrera
Descarga:
FluidSim 3 Pneumatics Demo English 3.0 MB
http://www.fluidsim.de/fluidsim/download/v3/fs3p-d-e.exe
Es necesario cumplimentar previamente un formulario. El programa puede encontrarse en castellano, pero la demo está en inglés.
Manual FluidSim Neumática
http://www.festo.com/didactic/eng/download/pdf/hb-spa-p.pdf
Este es el manual de usuario, y está en castellano.
WEB:
http://www.festo.com/didactic/eng/1111.htm
Documentación muy interesante en :
http://www.festo.com/didactic/eng/113.htm
Otros programas de simulación neumática:
Automation Studio es  también un software muy completo y fácil de utilizar que permite diseñar y animar circuitos de diversas tecnologías de automatización, como Neumática, Hidráulica, Controladores programables, Grafcet y Controles eléctricos.
Permite la simulación a todo color y la animación del corte transversal de los distintos componentes.
 

Figura nº 3: ejemplo de la animación del corte transversal de un componente
Descarga:
versión DEMO en castellano. Es necesario cumplimentar previamente un formulario.  5.1 Mb:
http://www.automationstudio.com/download/download.com
Manual de Usuario de Automation Studio 2 – 276 KB:
http://famictech.com/astudio/ang/demo/quickst/asquickk.pdf
WEB:
www.automationsudio.com/espanol/index.html
Pneusim Pro
Software de simulación Neumática Pneusim. Versión demo. 3.3 Mb. En inglés:
http://www.usa.norgren.com/downloads/PneuSimPro/Pneusim.exe
Gran cantidad de catálogos en formato PDF:
http://www.usa.norgren.com/downloads/main_catalog.htm

BIBLIOGRAFÍA

• DECRETO 39/2002, de 5 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 47/1992, de 30 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm

• DECRETO 50/2002, del 26 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 174/1992, de 19 de agosto, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo del Bachillerato en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm

• Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante. BIBLIOGRAFÍA PARA EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna. http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright 1997-2006. cesarsan@teleline.es. Alicante. España.

• SÁNCHEZ SERNA, Cesar. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Unidad didáctica tipo en tecnología (con fichas didácticas para realización del proyecto).” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

• Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Tratamiento Didáctico y Simulación de prototipos Neumáticos utilizados en los proyectos de Tecnología.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net