TEMA 1 - Parte 2. Sistemas eléctricos, neumáticos e hidráulicos. - Contenido educativo
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Bueno, buenas de nuevo. Voy a perdonar un poco la tardanza en subir esta segunda parte,
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pero es que he estado de trabajo hasta arriba y no me ha dado tiempo.
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Vamos a ver ahora la segunda parte, que esta es mucho más corta, así que va a ser un polín más rápido.
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Solo antes de comenzar, recordaros, aunque ya lo puse en el foro de la asignatura,
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que cómo se va a evaluar la asignatura va a ser un 40% las prácticas y las actividades
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que ha ido subiendo al aula virtual la resolución de ellas y un 60% el examen que se va a hacer el
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11 de diciembre en las horas de tutoría colectiva se hará allí en la sala de 21 recordaros que es
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obligatorio tener al menos un 4 en cada una de las partes para que nos haga media vale el ejemplo que
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puse si tenemos un 3 en una parte y un 7 en otra aunque nos haga una media de un 5 no la voy a dar
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por válida, será suspenso
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para quitarnos esta parte para el examen final
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de mayo
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no sé si tenía
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importante para el examen, va a ser un examen tipo test
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miraros los ejercicios de autoevaluación
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creo que es importante
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os darán conocimientos
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de cómo pueden ser las preguntas
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y alguno seguramente saldrá
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habrán problemas
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muy sencillos
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de la ley de los gases
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muy sencillos
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para resolver allí y con cuatro respuestas a elegir una o sea que no va a haber que desarrollar
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los sólo va a haber que saberse las las fórmulas y poco más vale bueno comenzamos comenzamos con
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la parte de componentes neumáticos e hidráulicos nos vamos a ir a la 5.1 actuadores lineales vale
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El trabajo realizado por un actuador puede ser o bien lineal o bien rotativo
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El movimiento lineal se obtiene por cilindros de émbolo
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Y estos también proporcionan un movimiento rotativo con un ángulo de hasta 270 grados
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Por medio de actuadores del tipo de paleta y de piñón cremallera
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Y motores de rotación continua
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En los actuadores lineales, los cilindros en distintas configuraciones representan los componentes de energía más comunes que se utilizan en los circuitos industriales y existen dos tipos fundamentalmente.
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Los cilindros de simple efecto con una entrada de energía para producir una carrera de trabajo en un mismo sentido y los cilindros de doble efecto con dos entradas de energía para producir carreras de trabajo de salida y retroceso.
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Cilindro de simple efecto. Desarrollan un trabajo solo en un solo sentido. Pueden ser de tipo o normalmente dentro o normalmente fuera, siendo los primeros, los de normalmente dentro, los más utilizados.
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Se utilizan para sujetar, para marcar o expulsar y tienen un consumo menor de aire que los de doble efecto. Luego, el cilindro de doble efecto, en este caso, el trabajo se desarrolla en las dos carreras de salida y de retroceso.
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el impulso disponible en la carrera de retrocesos es menor debido a que el área efectiva del émbolo es más pequeña
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y aquí tendremos unos dibujos de los cilindros de simple efecto para que veamos un poco su funcionamiento
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y los de doble efecto, si queremos saber algo más sobre estos dispositivos
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podemos meternos aquí en actuadores neumáticos o en youtube para ver cómo funcionan realmente los dos tipos de cilindros
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que hemos visto anteriormente en un vídeo a ver actuadores rotativos o motores los motores
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hidráulicos tienen como misión transformar la energía hidráulica en energía mecánica con
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movimiento rotacional estos motores los motores hidráulicos pueden trabajar igual que las bombas
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Es decir, en la mayoría de sus casos de forma reversible. Por lo tanto, si reciben movimiento en el eje, producen un caudal y si reciben un caudal, producen movimiento en el eje.
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Se clasifican según su desplazamiento, su par y el límite de presión máxima. ¿Qué es el desplazamiento?
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Pues el desplazamiento es la cantidad de fluido que requiere el motor para dar una revolución.
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Se mide en centímetros cúbicos por revolución, ¿vale? Esto es importante.
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El par, pues, es equivalente a la fuerza de un cilindro.
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El par está siempre presente en el eje de accionamiento y es igual a la carga multiplicada por el radio de la polea.
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el par se mide normalmente en newton metro
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en esta unidad
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aunque aquí pone que es kilogramos fuerza por metro
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que es equivalente a 9,81 newton metro
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lo normal que encontremos esta unidad
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el par se mida en newton metro
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la presión necesaria para el funcionamiento de un motor hidráulico
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depende del par de desplazamiento
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bien, ahora, motores de engranaje
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El motor de engranaje desarrolla un par gracias a la presión que se aplica sobre la superficie de dos dientes de los engranajes.
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Los dos engranajes están acoplados y giran a la vez, ¿vale? Conjuntamente.
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Estando solamente uno de ellos, uno de los dos engranajes, acoplado al eje de accionamiento.
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Debido a la gran irregularidad que tiene, pues estos motores son aplicables para altas revoluciones.
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Motores de paleta
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En estos motores el par se desarrolla por la presión que actúa sobre las superficies expuestas en las paletas
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Las cuales entran y salen de una ranura practicadas en un rotor acoplado al eje de accionamiento
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Así, a medida que el rotor gira, las paletas siguen la superficie de un anillo formando cámaras cerradas que arrastran el fluido
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desde la entrada hasta la salida. Sus fugas internas que son relativamente pequeñas lo
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hacen aptos para girar a bajas revoluciones. Y por último los motores de pistones generan un par
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mediante la presión que se ejerce sobre los extremos de los pistones que se mueven alternativamente
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en el barrilete. El par es proporcionar al área de los pistones y depende del ángulo de inclinación
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de la placa. Estos motores pues pueden ser de desplazamiento fijo o de desplazamiento variable
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dependiendo del ángulo de inclinación que tengamos. Bueno, vamos con las válvulas de control direccional.
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Una válvula de control direccional determina el paso de aire entre sus vías abriendo, cerrando o cambiando sus conexiones internas.
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Estas se definen en términos de números de vías, número de posiciones, su posición normal, que suele ser no activada, y método de activación.
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Aquí tenemos una pequeña explicación sobre lo que es la vía y lo que es el pilotaje.
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Tipos de válvulas
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Los dos métodos principales de construcción son de asiento y de corredera
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Conjuntas metálicas o elásticas
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En la tabla que tenemos aquí podemos ver los distintos tipos de válvulas
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Y una pequeña explicación de cada una de ellas
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De las válvulas de asiento, de corredera y accionamiento eléctrico
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electroválvulas. Y aquí, pues si queremos ver información todavía más detallada sobre las válvulas, sus símbolos y las clasificaciones que tienen,
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pues le damos al enlace y podríamos ver las válvulas neumáticas. No me explayo mucho más en esto.
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Bien, válvulas de regulación. Para poder conseguir que los actuadores funcionen de forma controlada, pues se ha de incluir componentes
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que actúen sobre la dirección y la intensidad del flujo que los alimenta, ¿vale?
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Las más importantes son la válvula antirretorno, la válvula reguladora de caudal y la válvula de escape rápido.
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Aquí tenemos, bueno, una pequeña explicación de cada una de ellas, pues la válvula antirretorno
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permiten que el aire libre fluya en un sentido y cierre herméticamente en el otro,
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también son conocidas como válvulas de retención, ¿vale?
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Las reguladoras de velocidad consisten en una válvula de retención y una de estrangulación variable en un alojamiento.
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Y válvulas de escape rápido, pues este componente permite una máxima velocidad de carrera del émbolo, realizando el escape del cilindro directamente desde su orificio con una gran capacidad de caudal, en lugar de hacerlo por el tubo y la válvula.
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Aquí tenéis otro ejercicio de autoevaluación. Como os he dicho, es importante. Seguramente alguno caiga y aparte os dará conocimiento del resto de los conceptos importantes de la asignatura.
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Pues bien, pasamos al punto 6, que serían los componentes electromecánicos.
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Bien, potencia eléctrica, el contactor.
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Los contactores tienen como finalidad aumentar la seguridad de los operarios, aumentar la rapidez de las maniobras y aumentar la facilidad de su manejo para sustituir interruptores manuales.
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Al final lo que se busca es que en lugar de que tenga que hacer un corte o un cambio de forma manual cualquier operario, se haga con un contactor que es mucho más rápido y el operario no tiene ese riesgo.
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Estos contactores hacen la función del mando a distancia gracias al electroimán que cierra los contactos de una manera rápida, potente y precisa.
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Solamente tienen dos posiciones, importante, abierto o cerrado
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Esta operación se puede realizar indistintamente en vacío o en carga
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O bien funcionando el sistema o sin funcionar y sin tener ni intensidad ni corriente
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Aplicaciones más importantes del contactor
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Los contactores difieren unos de otros según su aplicación
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Y en todas las aplicaciones se tendrán en cuenta los siguientes factores
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La tensión de red con la que vamos a trabajar, la potencia que tenemos instalada, el número de cortes que necesitamos por horas, la duración del arranque, bien si estamos arrancando un motor o de la máquina que estamos arrancando, el ambiente que rodea el lugar de colocación de los contactores y el tipo de carga, si es resistiva, inductiva o capacitiva.
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Y aquí en el dibujo podemos ver el interior de un contactor y cómo se conectaría para intentar encender un motor, que lo tenemos aquí, con un interruptor.
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Cómo encenderíamos el motor a través del interruptor, cerraría los contactores, daría tensión al motor y movería el motor trifásico.
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Aquí tenéis eso, una explicación mayor de lo que es el contactor.
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Bien, siguiente punto, componentes de detección.
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En los sistemas modernos de producción, cada vez son más complejos estos sistemas y necesitan la utilización de componentes que sean capaces de adquirir y transmitir información relacionada con el proceso de producción.
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Gracias a esto, los sensores se han convertido en los últimos años en componentes cada vez más importantes en la tecnología de medición y en la de control en bucle cerrado y abierto.
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Los sensores lo que nos proporcionan es información al control en forma de variables individuales del proceso que estamos realizando. Estas variables, que son variables físicas, lo que nos permiten es medir y conocer más el proceso que estamos realizando.
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Es decir, nos pueden medir temperatura, presión, longitud, ángulo de giro, el caudal, etc.
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Hay dos tipos característicos de elementos de detección.
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Los interruptores de posición electromecánicos, también conocidos como finales de carrera,
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y los detectores de proximidad sin contacto, como puede ser cualquier puerta de cualquier tienda.
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Pues, conforme tú te acercas, el sensor te detecta y abre la puerta, ¿vale? Aquí tenemos otro ejercicio de autoevaluación y, bueno, algo para saber más, que son siempre interesantes para ver vídeos, los sensores, por ejemplo, que lleva un coche, este vídeo es interesante, pues, ver un poquito más y ampliar el tema, ¿vale?
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Bien, siguiente punto, componentes de señalización. La señalización es una de las funciones básicas para el control de máquinas y procesos. Es importante tener esa señalización para saber el estado de la máquina o la señalización de posibles averías o riesgos que pueda sufrir la máquina.
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Las señales de mando necesarias se crean generalmente en el seno de los autómatas programables. En esta tabla se pueden ver los distintos colores de los elementos luminosos. Indican el correspondiente estado operativo de la máquina según la normativa vigente.
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El rojo lo asocia con peligroso, o sea que hay que arreglarlo rápidamente, es peligro cada uno de los colores. Esto también es importante saber qué indican del estado de la máquina.
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Y visualizadores de datos. En muchas ocasiones, pues con esta señalización no es suficiente, ¿vale? Con una señalización clásica no es suficiente para saber y poder conocer cómo son los valores del proceso que estamos realizando.
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pues para ello se pueden utilizar visualizadores como este de la imagen que nos pueden dar datos concretos de cómo se encuentra nuestro proceso.
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Bien, componentes de control. Aquí incluimos desde un simple pulsador a los elementos más sofisticados como pueden ser las pantallas táctiles,
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lo que nos permite hacer la función del interfaz hombre-máquina, que dispone de un amplio conjunto de componentes.
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De este modo, se pueden ofrecer soluciones que nos permiten controlar y vigilar de manera mucho más óptima cualquier tipo de equipos, obtener todos los datos en nuestra pantalla de visualización y poder manipular o poner funcionamientos de trabajo a las máquinas a través de nuestra pantalla.
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Aquí tenéis un enlace igual para saber más sobre la interfaz hombre-máquina.
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Siguiente punto, las electroválvulas.
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La utilización de electroválvulas data de los años 30.
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Skinner desarrolló una electroválvula 2 barra 2 accionada directamente.
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y aunque inicialmente la vida útil era muy breve, pues poco a poco se han ido introduciendo mejoras
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que han propiciado que su actualización actualmente esté súper extendida.
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Y sobre el tema de las electroválvulas, pues poco más.
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Pasamos al punto 7, dimensionado de dispositivos.
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Cálculo de actuadores lineales.
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Bien, pues cuando queremos seleccionar un actuador, el más adecuado para las funciones que queramos realizar, se han de realizar las siguientes operaciones básicas de cálculo.
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Cálculo de la fuerza, verificación del pandeo, capacidad de amortiguación, fuerzas radiales y consumo de aire comprimido.
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Si queremos saber un poco más, pues cómo se hace el cálculo, pues tenemos aquí este enlace
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Y luego, una ayuda práctica para encontrar el diámetro adecuado de un cilindro es saber cuál es la masa máxima que éste puede mover bajo diferentes condiciones
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En la siguiente figura se muestra la masa total en kilogramos, que resulta de aplicar a las condiciones específicas de trabajo un coeficiente de carga del 85%
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Trabajando a una presión de 5 bares
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Y para los dos coeficientes de carga utilizados anteriormente
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Para los diámetros comerciales más comunes
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Se consideran distintas formas de ejercer la fuerza
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En vertical, en horizontal y en planos inclinados de 30, 45 y 60 grados
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Excepto en el primer caso que es en vertical
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Se incluyen en todos los demás los dos coeficientes de rozamiento
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Más comunes que son el 0,2 para el rozamiento de metal-metal
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Y el 0,01 que es en caso de utilizar rozadura
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El único que no se utiliza es en vertical
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Y aquí tendríamos según el diámetro
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La masa total que podemos mover en kilogramos
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Es un ejercicio de autoevaluación
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Selección de contactores, pues la elección del contactor con el calibre más apropiado para nuestra actividad
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Pues dependerá directamente de las características de la aplicación a lo que lo queremos destinar, obviamente
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Los fabricantes incluyen en sus catálogos tablas que nos permiten determinar el calibre en función de su aplicación
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leí las tensiones y corrientes que se van a utilizar, ¿vale? Pues se establecen, ¿vale?
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Las tablas se establecen para cadencia de funcionamiento menor a 30 ciclos de maniobra por hora, ¿vale?
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Que los motores admiten 6 arranques por hora, una temperatura ambiente de unos 40 grados centígrados
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y una tensión de trabajo menor o igual a 440 voltios
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en estas condiciones pues un contactor puede conmutar una corriente igual a su propia corriente asignada de empleo
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según las categorías de empleo AC1 o AC3
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criterios de elección de un contactor
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Elegir el contactor para una aplicación concreta significa fijar la capacidad de un aparato para establecer, soportar e interrumpir la corriente en el receptor que se desea controlar
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En unas condiciones de utilización establecidas, sin recalentamientos ni desgaste excesivo de estos contactores
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Para elegirlo correctamente hay que tener en cuenta las siguientes especificaciones
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Bueno, el tipo y las características del circuito o del receptor que se desea controlar, pues intensidad, tipo de corriente, la tensión a la de trabajo,
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regímenes transitorios en la puesta a baja tensión, etcétera. Las condiciones de explotación, es decir, los ciclos de maniobra-obra, los factores de marcha,
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de corte en vacío o en carga, categorías de empleo, tipos de coordinación, durabilidad eléctrica que deseamos, etcétera, y las condiciones del entorno.
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Temperatura ambiente, altitud, cuando estemos trabajando en altitud, ¿vale? Todo esto.
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Esas tres puntos son muy importantes para la hora de saber qué contactor tenemos que seleccionar.
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Y, bueno, los fabricantes elaboran las guías de selección, como la que se puede, si le das aquí en la página de Onron, ver, ¿vale?
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Teniendo en cuenta los criterios que hemos indicado anteriormente, pues para la selección correcta de cada uno de los contactores.
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Selección de válvulas
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Para seleccionar el tamaño de la válvula de un cilindro
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Es necesario el caudal máximo que va a pasar por la válvula
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O el caudal pico
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Y este caudal se determina por la velocidad máxima del cilindro
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Tenemos que tener en cuenta esta fórmula
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Donde tendríamos el caudal máximo
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Tenemos el diámetro del cilindro en milímetros
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La velocidad en milímetros por segundo
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y la presión del trabajo, el VAR, ¿vale?
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En esta expresión, para no dejar de lado las pérdidas de energía debido a fenómenos térmicos, ¿vale?
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Se ha tenido presente lo referente a los cambios adiabáticos, es decir, procesos sin intercambios de calor.
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Procesos que vienen definidos por la fórmula, bueno, esta de aquí abajo, donde K es 1,41, ¿vale?
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Para el aire.
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una vez conocemos el caudal máximo
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ya podemos calcular la sección de la válvula
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que queremos emplear
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para nuestro circuito
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en aplicaciones neumáticas clásicas
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es decir, aquellas en las que no se alcanza
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la velocidad crítica
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las fórmulas empleadas para el cálculo del caudal
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son las siguientes
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y aquí nos indica que es cada uno de los
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de los símbolos que utilizamos en la fórmula
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siguiente punto, selección de conductores eléctricos
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para el cálculo de la selección de los conductores eléctricos
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pues debemos tener en cuenta obviamente lo que nos dice el reglamento electrotécnico de baja tensión
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concretamente la ITC-BT19 que es de instalaciones interiores o receptoras
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aquí tenéis las instrucciones técnicas complementarias del reglamento electrotécnico
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y cómo se hacen los cálculos de la sección.
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Vale, a ver, tenemos que tener en cuenta dos criterios para calcular el cable
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que nosotros vamos a utilizar dentro de nuestro circuito, la sección de ese cable.
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Uno, por caída de tensión, el cálculo por caída de tensión,
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y otro, por intensidades máximas que admite ese cable.
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Una vez hemos realizado este cálculo, pues se van a dar dos casos
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En longitudes o en distancias cortas, pues se puede obtener una sección por caída de tensión
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Que no va a soportar la intensidad máxima admisible, ¿vale?
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Y en distancias muy largas, pues será al contrario
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Obtendremos una sección por caída de tensión, ¿vale? debido a la distancia
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que puede admitir intensidades muy superiores a las que realmente nosotros vamos a necesitar.
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En todos, todos, todos los casos, se ha de elegir el resultado más desfavorable de estos dos cálculos, ¿vale?
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Aquí tendríais un ejercicio también de autoevaluación, como os he dicho, pues intentar hacerlos.
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Tuberías neumáticas.
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A ver, en este caso el coste de los conductores del aire pues representa una porción o una parte bastante elevada del coste inicial de una instalación de aire comprimido
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Una reducción de este diámetro, aunque nos permite bajar el coste inicial, hace que aumente la caída de presión en el sistema
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incrementando así su coste de funcionamiento que al final va a superar el coste adicional de haber elegido una tubería de un diámetro más grande.
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También tenemos que tener en cuenta que uno de los costes más elevados para este tipo de instalaciones es la mano de obra
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y esta mano de obra va a variar muy poco el coste de la mano de obra entre los diferentes tamaños de tuberías.
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Por poner un ejemplo, como indica aquí, el coste de instalar una tubería de un diámetro de 25 milímetros va a ser muy parecido al de instalar una tubería de 50 milímetros, ¿vale? Puede subir, pero algo muy poco. Mientras que la capacidad que nos va a permitir o el caudal que va a permitir la tubería de 50 milímetros es cuatro veces mayor que la tubería de 25, ¿vale?
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aquí tenemos un recuerda que es pues eso
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en el capítulo 2.3 de la distribución del aire comprimido
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hablábamos de las bondades de la línea de distribución en anillo
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la principal enumerada en aquella ocasión era que minimizaba las pérdidas de carga
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al recibirse la alimentación en cualquier punto del circuito por ambos lados del anillo
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el problema viene dado cuando hay una avería y se establece un corte en la línea anillada
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Desde ese momento, la alimentación a los componentes es solo por un lado de los anillos, pero bueno, esa es la principal ventaja del anillo. Si al final lo tuviéramos en puntas, es decir, solo viniera alimentado por un punto, si tenemos una avería en cualquier punto de esta línea en puntas, pues los demás suministros se van a quedar sin suministro.
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Mientras que si lo tenemos anillado, pues cualquier corte permite que podamos suministrarlo por el otro lado. Por ese detalle, debemos hacer el cálculo poniéndonos en el caso más desfavorable, que es el que acabamos de describir, ¿vale? Que por eso lo hice.
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Por lo tanto, si hiciéramos el cálculo para una nave de 70 por 30 metros, deberíamos de estimar como longitud de cálculo el perímetro total, que serían 200 metros, ¿vale?
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Y no el semiperímetro, que sería la longitud máxima desde cualquier punto de consumo al punto de producción de la energía, ¿vale?
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El tamaño del conducto de aire y de las derivaciones se calcula por la limitación de la velocidad de aire, que normalmente se recomienda que sea de 6 metros por segundo, ¿vale?
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Mientras que los subcircuitos a una presión de aproximadamente 6 bares y de pocos metros de longitud pueden funcionar a velocidades de hasta 20 metros por segundo.
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La caída de presión desde el compresor al extremo de la derivación de la tubería no debe superar los 0,3 bares.
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Bien, el cálculo del diámetro de las tuberías se realiza mediante el teorema de la continuidad
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que lo tenemos aquí, aquí tendríamos la fórmula
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En el caso de la tubería de aspiración de velocidad recomendada
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depende de la viscosidad del fluido
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En la descarga es función de la presión del trabajo
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Y por último, para la función de retorno se recomienda un margen de velocidades. En todo caso, para caudales grandes se adoptan velocidades mayores. Y aquí tenemos una tabla de velocidades recomendadas, según las tuberías de presión y tuberías de retorno.
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Una vez se ha realizado el cálculo teórico, se ha de consultar los datos comerciales de los diámetros nominales de la tubería de acero, que es el material más empleado, y también debemos tener en cuenta la presión con la que se va a trabajar, ya que el espesor varía en función de este dato.
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Hay que tener en cuenta estos factores también del espesor de esa tubería, no solo el diámetro que va a tener, sino el espesor que va a tener esa tubería para evitar sorpresas finales inesperadas en forma de reventones, que la presión supere el diámetro que tenemos y al final la tubería acabe reventando.
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Aquí tenemos una tabla donde aparecen tubos hidráulicos de acero según el diámetro, la presión de prueba, la presión de estallido y el radio mínimo de curvatura que tendríamos.
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Y por último, ya este es el último punto del tema, tendríamos la selección de componentes de protección. Las cuatro funciones de base que debe cumplir una salida de un motor son el seccionamiento, protección contra cotor circuito, protección contra sobrecarga y conmutación.
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deben ser aseguradas de tal manera que en él o los aparatos a asociar
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se tengan en cuenta la potencia del receptor a comandar
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el receptor que queremos mover
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la coordinación de protecciones, en este caso contra cortocircuito
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y la categoría de empleo
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la coordinación o selectividad de las protecciones
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es el arte de asociar un dispositivo de protección contra cortocircuitos
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con un contactor y un dispositivo de protección contra sobrecarga.
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El objetivo principal es interrumpir a tiempo y sin peligro para las personas y las instalaciones,
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para nuestra instalación, de sobrecorrientes de sobrecarga o corrientes de cortocircuito.
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Las diferentes coordinaciones se establecen para una tensión nominal que viene dada
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y una corriente de cortocircuito IQ, ¿vale? Que viene elegida por el fabricante. Si queremos saber más, pues podemos darle al enlace de la selectividad de protecciones eléctricas
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Y, bueno, pues tendríamos una información adicional, ¿vale? Pues nada, con esto damos por finalizado el tema 1. Como os he dicho y lo vuelvo a repetir, por algo será, os recomiendo realizar las actividades de autoevaluación para conocer los conceptos básicos principales del tema, ¿vale?
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y porque es cierto que seguramente
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más de una pregunta va a salir de ahí
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y nada, cualquier duda o consulta
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recordaros que tenemos los miércoles
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de 3 a
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5 aproximadamente
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las tutorías colectivas
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para solventarlas en clase
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y nada más
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espero que os sirva y muchas gracias
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hasta luego
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- Idioma/s:
- Materias:
- Electricidad, Electrónica
- Niveles educativos:
- ▼ Mostrar / ocultar niveles
- Formación Profesional
- Ciclo formativo de grado superior
- Primer Curso
- Segundo Curso
- Autor/es:
- Jesús Ponce Garrido
- Subido por:
- Jesús P.
- Licencia:
- Reconocimiento - Compartir igual
- Visualizaciones:
- 27
- Fecha:
- 27 de noviembre de 2024 - 23:24
- Visibilidad:
- Clave
- Centro:
- IES SATAFI
- Duración:
- 31′ 28″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1920x1080 píxeles
- Tamaño:
- 222.13 MBytes