2.2.3. Utilización de software para elaboración de planos y esquemas neumático-hidráulicos

Introducción

La automatización industrial combina sistemas eléctricos, neumáticos e hidráulicos. El diseño de circuitos neumáticos e hidráulicos requiere precisión y cumplimiento de normativas como ISO 1219 (símbolos gráficos) y DIN 24300. El uso de software especializado como FluidSIM y Automation Studio permite crear esquemas profesionales, simular su comportamiento y generar documentación técnica de forma integrada.

Ejemplo práctico 1: En una prensa hidráulica, se diseñó el circuito con Automation Studio, simulando la secuencia de avance y retroceso del cilindro, detectando una presión insuficiente en la fase de sujeción antes de construir el prototipo.

Ejemplo práctico 2: Un sistema de manipulación de piezas con ventosas neumáticas se modeló en FluidSIM, optimizando el tiempo de ciclo al ajustar los tiempos de actuación de las válvulas.

FluidSIM: simulación y diseño didáctico e industrial

FluidSIM (desarrollado por Festo Didactic) es una herramienta híbrida que combina la creación de esquemas con potentes capacidades de simulación física. Su base de datos incluye componentes neumáticos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos normalizados.

Características principales

• Bibliotecas ISO 1219: cilindros, válvulas, motores, bombas, sensores, etc. Los símbolos cumplen la normativa internacional.
• Simulación en tiempo real: muestra el movimiento de actuadores, el flujo de fluido y los cambios de presión, con animaciones que facilitan la comprensión.
• Integración eléctrica: permite diseñar el circuito de control (contactores, relés, PLC) y vincularlo a los elementos neumáticos (electroválvulas).
• Modo didáctico: incluye ejercicios y tutoriales interactivos, ideal para formación profesional.

Flujo de trabajo típico

1. Crear un nuevo proyecto y seleccionar la norma (ISO, DIN).
2. Arrastrar componentes desde la biblioteca al área de trabajo.
3. Configurar parámetros: presión de la fuente (6 bar típico en neumática), carrera del cilindro, fuerza del muelle, etc.
4. Conectar los elementos mediante líneas; el software detecta automáticamente conexiones válidas.
5. Añadir el circuito de control eléctrico (por ejemplo, un relé que activa una electroválvula).
6. Iniciar simulación y observar el comportamiento; ajustar parámetros si es necesario.
7. Generar listas de materiales (BOM) y exportar el esquema a PDF o DXF.

Caso real: En un centro de formación, FluidSIM se utiliza para que los alumnos diseñen un sistema de llenado de depósitos, simulando la secuencia completa antes de montar el circuito físico en panel didáctico.

Automation Studio: entorno multidisciplinar avanzado

Automation Studio (de Famic Technologies) es una plataforma integrada que permite diseñar y simular sistemas neumáticos, hidráulicos, eléctricos, de control (PLC) y comunicaciones en un mismo proyecto. Es ampliamente utilizado en ingeniería de automatización y mantenimiento industrial.

Características destacadas

• Multidisciplinar: un solo archivo puede contener diagramas de potencia, control, neumática, hidráulica, GRAFCET, etc.
• Simulación de fluidos: cálculos de presión, caudal, pérdidas de carga, velocidades de actuadores.
• Integración con PLC virtual: permite programar en ladder o lista de instrucciones y simular la interacción con el proceso físico.
• Bibliotecas de fabricantes: componentes reales de marcas como Bosch Rexroth, Parker, SMC, con datos técnicos precisos.
• Generación automática de documentación: listas de materiales, esquemas de conexiones, planos de armario.

Flujo de trabajo típico

1. Crear un proyecto y definir las bibliotecas de componentes (neumática, hidráulica, eléctrica).
2. Diseñar el circuito hidráulico (bomba, válvulas, cilindros) con símbolos ISO 1219.
3. Añadir el circuito eléctrico de control: fuente, relés, temporizadores, PLC.
4. Vincular las salidas eléctricas a las electroválvulas correspondientes.
5. Configurar parámetros de simulación: presión máxima, tipo de fluido, viscosidad.
6. Ejecutar simulación y verificar la secuencia, analizando gráficas de presión/tiempo.
7. Generar informes y exportar planos.

Caso real: En una empresa de maquinaria agrícola, Automation Studio permitió rediseñar el sistema hidráulico de una cosechadora, reduciendo la potencia requerida y mejorando la eficiencia energética.

Comparativa: FluidSIM vs Automation Studio

Otras herramientas: HyDraw (hidráulico), Pneumatic Studio, SolidWorks Fluid Simulation para análisis CFD, aunque menos específicas para esquemáticos.

Ventajas de la simulación y la integración eléctrica

• Detección temprana de errores: se identifican problemas de conexión, dimensionado incorrecto o secuencias lógicas erróneas antes de la construcción.
• Optimización: variando parámetros (presión, tiempos, diámetros) se logra el mejor rendimiento energético y de velocidad.
• Formación segura: los alumnos pueden experimentar sin riesgos de accidentes o daños a equipos.
• Reducción de costes: menos prototipos físicos, menor tiempo de puesta en marcha.
• Documentación integrada: las listas de materiales se generan automáticamente, con referencias de fabricante, facilitando compras y mantenimiento.

La integración con sistemas eléctricos permite, por ejemplo, simular el accionamiento de una electroválvula por un relé temporizado y ver el efecto en el cilindro, todo en el mismo entorno.