Introduccion Electroneumatica PDF
Introduccion Electroneumatica PDF
Introduccion Electroneumatica PDF
INDUSTRIAL
INTRODUCCION A LA
ELECTRONEUMATICA
MANUAL DE ESTUDIO
Introducción a la
electroneumática
Manual de
estudio
D.LB-TP201-EFEP-E
090877
ISBN 3-8127 -0877-9
Nº de pedido: 090877
Denominación: EINF.I.EL-PNEUM
Referencia: D.LB-TP201-EFEP-E
Edición: 04/90
Computer-Layout: 07.06.90, pap
Autores: H. Meixner, E. Sauer
ISBN 3-8127-0877-9
Prólogo
Los mandos electroneumáticos para el procesamiento de señales están
constituidos principalmente por unidades de conmutación por contactos. La
entrada de señales se realiza mediante diversos tipos de sensores (con y sin
contacto directo). Las salidas de señales llevan convertidores de señales
(electroválvulas) con actuadores neumáticos.
Bases de la electrotécnica
Las explicaciones ofrecidas sobre mandos básicos y sobre mandos con varios
actuadores (desde su diseño hasta su puesta en marcha) tienen la finalidad de
familiarizar al lector o estudiante con tales mandos, eje modo que puedan
trabajar con ellos aunque en sus labores cotidianas no se dediquen con
frecuencia al trabajo con mandos eléctricos y electroneumáticos.
Los autores
3
Indice Capítulo 1
Técnica de mando: Generalidades 9
1.1 Introducción 10
1.2 Controlar; mandos (Definición según DIN 19 226) 11
1.2.1 Criterios de diferenciación de los mandos 13
1.2.2 Diferenciación según la forma de representar la información 13
1.3 Diferenciación según el procesamiento de las señales 14
1.4 Desglose de un mando en ciclo abierto 18
1.5 Señales 21
1.5.1 Señal analógica 21
1.5.2 Señal discreta 22
1.5.3 Señal digital 22
1.5.4 Señal binaria 23
1.6 Formas de energía para las secciones de mando y
las secciones operacionales (Composición y delimitación) 24
Capítulo 2
2 Formas de representar secuencias de movimientos y estados de
conmutación 29
2.1 Registro en orden cronológico 31
2.2 Tabla 31
2.3 Descripción resumida de los movimientos 31
2.4 Representación gráfica 32
2.4.1 Diagramas de movimientos 32
2.4.2 Diagrama del mando 35
2.4.3 Plano de funciones 37
2.4.4 Reglas y símbolos para diagramas de funciones 38
2.5 Diagrama funcional para el ejemplo de la máquina dobladora 41
2.6 Símbolos y normas de representación 42
2.7 Movimientos 42
2.8 Símbolos para elementos, Ifneas y enlaces 43
2.9 Colores característicos para interruptores, conmutadores y testigos . 45
2.10 Símbolos de funciones 45
Capítulo 3
3 Bases de la electricidad/electrónica 47
3.1 +Tensió« eléctrica 51
3.1.1 Generación de tensión eléctrica por inducción 53
3.1.2 Generación de tensión eléctrica por electrolisis 54
3.1.3 Generación de tensión eléctrica por calor 55
3.1.4 Generación de tensión eléctrica por luz 56
3.1.5 Generación de tensión eléctrica por deformación de cristales 57
3.2 Corriente eléctrica 58
3.2.1 Tipos de corriente eléctrica 60
3.2.2 Efectos de la corriente eléctrica 61
4
3.3 Peligros de la corriente eléctrica 62
3.4 Resistencia eléctrica 63
3.4.1 Resistencia de cuerpos conductores 63
3.4.2 Resistencia de las unidades consumidoras 64
3.4.3 Resistencia del aislamiento 64
3.5 La ley de Ohm 65
, 3.6 Potencia eléctrica 67
3.7 Algunos cálculos a modo de ejemplo 68
3.8 Magnetismo , 68
3.9 El condensador 70
3.9.1 El condensador en corriente continua 73
3.9.2 El condensador en corriente alterna 74
Capítulo 4
4 Elementos eléctricos y electro-neumáticos 75
4.1 Elementos de entradas de señales eléctricas 77
4.1.1 Elementos sin retención 78
4.1.2 Interruptores con retención 80
4.1.3 Interruptores mecánicos de final de carrera 82
4.1.4 Detectores de proximidad según el principio Reed 83
4.1.5 Detectores de proximidad inductivos 85
4.1.6 Detectores de proximidad capacitivos 88
4.1.7 Conexión de los sensores 90
4.1.8 Detectores de proximidad ópticos 94
4.2 Elementos de procesamiento de señales eléctricas 97
4.2.1 'Relés 97
4.2.2 Bobinas de corriente continua 101
4.2.3 Bobinas de corriente alterna . 104
4.2.4 Relés polarizados 106
4.2.5 Relés de impulsos de corriente 107
4.2.6 Relés con magnetismo residual (relés de adherencia) 107
4.2.7 Relés temporizadores 108
4.3 Contactores electromagnéticos 111
4.4 Sistemas de conversión electromagnéticos 113
4.4.1 Electroválvula de 2/2 vías de accionamiento manual 113
4.4.2 Electroválvula de 3/2 vías de accionamiento manual. , 114
4.4.3 Electroválvula de 3/2 vías abierta en posición normal 115
4.4.4 Electroválvula de 3/2 vías cerrada en posición normal
(servopilotaje, accionamiento manual) 116
4.4.5 Electroválvula de 4/2 vías (servopilotaje, accionamiento manual) 117
4.4.6 Electroválvula de 5/2 vías (servopilotaje, accionamiento manual) 118
4.4.7 Electroválvula de 4/2 vías (impulso eléctrico bilateral) 119
4.4.8 Electroválvula de 5/2 vías (impulso eléctrico bilateral) 120
4.4.9 Electroválvula de 5/4 vías 121
4.5 Convertidor de señales neumático-eléctrico PE 124
4.6 Convertidor de señales neumático-eléctrico PE
para sistemas de baja presión 125
4.7 Convertidor de señales neumático-eléctrico (presostato) 126
5
Capítulo 5
5 Normas de seguridad 127
5.1 VDE 0100 Medidas de protección para evitar
contactos con alta tensión 129
5.1.1 Aislamiento protector 129
5.1.2 Bajo voltaje de protección 130
5.1.3 Separación de protección 130
5.1.4 Conexión a neutro 131
5.1.5 Puesta a tierra 131
5.1.6 Sistema de conductores de protección 132
5.1.7 Circuito de protección por desconexión de tensión de defecto 132
5.1.8 Circuito de protección por desconexión de corriente de defecto 133
5.2 VDE0113 y DIN 57 113 134
5.3 Paro de emergencia e interruptor principal 134
5.4 Unidades de control, unidades de mando e indicadores 135
5.5 Circuitos eléctricos secundarios y dispositivos de bloqueo 139
5.6 DIN 40 050, Protección de sistemas mecánicos y eléctricos 140
5.7 Especificación del tipo de protección 140
Capítulo 6
6 Bases de la neumática 143
6.1 Propiedades del aire comprimido 144
6.2 Bases físicas 145
6.3 Acondicionamiento del aire 148
6.3.1 Impurezas ..............................................•. 148
6.3.2 Filtro de aire comprimido con válvula reguladora de presión 150
6.3.3 Unidad combinada de mantenimiento 152
Capítulo 7
7 Elementos neumáticos
7.1 Elementos neumáticos de funcionamiento lineal (cilindros) 156
7.1.1 Cálculo de los parámetros de los cilindros 158
7.1.2 Ejemplos de cálculos 159
7.2 Válvulas 162
7.2.1 Generalidades 162
7.2.2 Válvulas de vías 162
7.2.3 Accionamiento de las válvulas 165
7.2.4 Símbolos neumáticos según DIN/ISO 1219 y
símbolos especiales no normalizados 168
7.2.5 Control y regulación de energía 170
7.2.6 Transmisión de energía 173
7.2.7 Elementos complementarios 180
7.2.8 Interruptores de contacto/Símbolos especiales/Elementos
de conmutación (sin norma) 182
6
Capítulo 8
8 Símbolos eléctricos 183
8.1 Símbolos de interuptores según DIN 40 713 (abril 1972) 184
8.2 Transformadores según DIN 40 714 193
8.3 Testigos, indicadores y alarmas según DIN 40 708 194
8.4 Tipos de tensión y de corriente, tipos conmutación DIN 40 710 195
8.5 Líneasy conexiones DIN 40 711 196
8.6 Instrumentos de medición DIN 40 716 197
8.7 Máquinas DIN 40 715 197
8.8 Letras de identificación del tipo de elemento
operacional DIN 40 719 Parte 2 (junio de 1978) 198
8.9 Tipos de esquemas de distribución 202
8.9.1 Esquema de conexiones efectivas 202
8.9.2 Esquema de circuitos eléctricos 203
8.9.3 Esquemas generales 204
8.9.4 Esquema de conexionado 205
8.9.5 Esquema de conexión entre elementos 205
Capítulo 9
9 Conexiones básicas (electro-neumáticas) 207
9.1 Control de un cilindro de simple efecto 208
9.2 Control de un cilindro de doble efecto 210
9.3 Circuitos paralelos (cilindro de simple o doble efecto) 211
9.4 Circuitos en serie (cilindro de simple o doble efecto) 212
9.5 Control indirecto bilateral 213
9.6 Control del retroceso automático de un cilindro 214
9.7 Movimientos oscilantes de un cilindro de doble efecto 215
9.8 Circuito de autorretención 216
9.9 Control de un cilindro de simple o doble efecto con autorretención .217
9.10 Control del retroceso automático con detector de final de carrera .. 218
9.11 Mandos con temporización 219
9.12 Control de un cilindro de doble efecto
con temporización (respuesta retardada 220
9.13 Control de un cilindro de doble efecto
con temporización (desconexión retarda) 223
Capítulo 10
10 Confección de un esquema de distribución 225
10.1 Confección de un esquema de distribución según una sistemática .. 227
10.1.1 Ejemplo: Elevador de paquetes 227
10.1.2 1ª Solución (memoria neumática) 228
10.1.3 2ª Solución (memoria eléctrica) 233
Capítulo 11
11 Anexo 239
11.1 Indice bibliográfico 240
11.2 Normas 240
7
8
Capítulo 1
Técnica de mando:
generalidades
9
1.1 Introducción La técnica de mandos es parte integrante de nuestra sociedad industrial puesto
que sin ella la tecnoloqía no' hubiera podido alcanzar los niveles actuales. No
hay especialidad tecnológica que pueda prescindir de los mandos. Para que
los técnicos de diversas especialidades (neumática, hidráulica, electricidad y
electrónica) cooperen entre sr, es indispensable que hablen un idioma común,
Ello significa que debe disponerse de definiciones precisas de los conceptos,
con criterios básicos aceptados por todos.
Estos fundamentos de la técnica de mando tienen validez general,
independientemente de la energfa de control o de trabajo que se utilice y,
también, independientemente de la configuración técnica del mando en
cuestión.
10
El acto de controlar (es decir, el mando) se refiere a aquél proceso dentro de 1.2 Controlar; mandos
un sistema que tiene como consecuencia que una o varias magnitudes de (Definición según
entrada incidan sobre una o varias magnitudes de salida a raíz de una lógica in DIN 19226)
trínseca del sistema.
::----:~I... _,t-----I:~::~
El mando como tal, incluido en el sistema sometido al control, se representa
mediante el siguiente esquema básico:
Magnitud de interferencia z 1
I Trecho
-
de
mando -
....
FIujo de la energía/
Ca rriente de masa
Magnitud
de ajuste y
Dirección de las secuencias
Unidad
de
control'
11
Ejemplo Si el rendimiento de un compresor de aire es regulado mediante la cantidad de
aire aspirado, entonces. el abrir y cerrar la corredera es un proceso de control.
La corredera es el elemento de control, ya que su posición determina la canti-
dad de aire aspirado. La magnitud de ajuste es la sección que queda abierta
por la posición de la corredera. La llave que actúa sobre la corredera es la
unidad de mando.
Uave
(unidad de mando)
Corredera Trecho de mando Acumulador
Tub erar de /'
/
aspiración. '7'-' (elemento de \
_;_____J.1(_ control) ,
<, u '~v~ \ =-+
Sección abierta al paso / ~=========j Unidad receptora
(magnitud de ajuste y) (magnitud de
Compresor interterencia z2)
(magnitud de
interierencia z 1)
12
(Definición según DIN 19237) 1.2.1 Criterios de diferencia-
ción de los mandos
Observación
Las señales son procesadas principalmente con elementos de funcionamiento
contínuo.
Se trata de un mando que actúa durante el procesamiento de las señales y que Mando digital
primordialmente procesa informaciones numéricas.
Observación
Las señales son procesadas principalmente mediante unidades funcionales
digitales, como por ejemplo contadores, unidades registradoras, memorias y
unidades de cálculo. Las informaciones que se procesan suelen estar
representadas mediante un código binario.
Observación
Los controles binarios procesan señales binarias de entrada principalmente con
unidades de enlace, de tiempo y de memoria, transformándolas en señales
binarias de salida.
13
1.3 Diferenciación según Este criterio de diferenciación se refiere a la manera en la que se enlazan,
el procesamiento de modifican y procesan las señales, Según DIN 19237, pueden diferenciarse los
las señales siguientes cuatro grupos:
Mando
I
I -T J.
- -
T I
Mando Mando Mando Mando
sincroniazdo asíncrono lógicos secuencial
1
T
Mando secuencial Mando secuencial
controlado por el tiempo controlado por el proceso
Mando asíncrono Se trata de un mando que trabaja sin señal temporizada; las señales cambian
solamente si cambian las señales de entrada.
Mando por enlaces lógicos Se trata de un mando que asigna a las señales de entrada determinadas
señales de salida en función de los enlaces de 8001e.
Observación
Es recomendable evitar el uso de conceptos como mando en paralelo, mando
guiado o mando por bloqueo, ya que son propensos a causar confusiones.
14
Esquema lógico
Esquema neumático
y
,----Ek-
I
13 13 13 13
Esquema eléctrico
24V+ ---t~---..--
!Y1K1
15
Mando secuencial Se trata de un mando con pasos obligatorios; la conmutación de un paso
hacia el siguiente se efectúa en función de las condiciones para dicha
conmutación.
Observación
La secuencia de los pasos puede estar programada de diversas formas (por
ejemplo saltos, bucles, bifurcaciones). La secuencia de los pasos del mando
suele coincidir con la secuencia de los pasos del proceso técnico que es
objeto del control.
Es recomendable no seguir utilizando conceptos como, por ejemplo, control de
programas, control temporizado, ya que se prestan a confusiones.
.Cinta programada
Motor Motor
Arbol de levas"
'<,
16
Se trata de un mando secuencial en el que la conmutación de un paso al Mando secuencial controlado
siguiente se produce solamente en función de las señales provenientes del por el proceso
equipo objeto del control (proceso).
Observación
Un mando secuencial controlado por el proceso funciona dentro de un circuito
cerrado. El mando según recorridos, definido en la norma DIN 19226 del mes
de mayo de 1968 es un tipo de mando secuencial controlado por el proceso,
aunque en él la conmutación al siguiente paso depende exclusivamente de
señales generadas por los recorridos del equipo sujeto al control.
L--'''_''''
1.3
I
17
1.4 Desglose de un mando Un mando está representado en muchas casos como caja negra cerrada con
en ciclo abierto entradas y salidas. Puede desglosarse esta caja negra más detallada- mente.
Se hace el desglose siguiente:
Entrada de
señales r--+
Proceso de
señales r--+
Conversión
de señales
...... Salida de
señales
18
La tabla siguiente muestra la correspondencia entre elementos neumáticos y
eléctricos.
19
En los esquemas electroneumáticos la representación del flujo de las señales
eléctricas es de arriba hacia abajo, tal como lo muestra el siguiente ejemplo:
Y1 = convertidor de señales
1 3
S1El s3E Kl
..
Al
'
:., :' ~ Kl Yl
A2
Salida de señales Y1
20
Una señal es una información representada por un valor o por la evolución de 1.5 Señales·
un valor de una magnitud física. La representación puede referirse a una
transmisión, un procesamiento o al almacenamiento de informaciones.
Una señal analógica es una señal que ofrece diversas informaciones en cada 1.5.1 Señal analógica
uno de los puntos comprendidos por un margen de valores continuo. En
consecuencia, el contenido de información Ip (parámetro de información) de
estas señales, puede tener cualquier valor comprendido dentro de
determinados límites.
Ejemplo
Polímetro
o
~o
• REGrONALSANTANnP~
~------------------------------------------------------~~A
71\\ CENrRo L';1)USTRlAL Gll:Ü,~
BlBUOTECA
Señal analógica
1
p
Ip = parámetro de información
21
1.5.2 Señal discreta Se trata de señales cuyo parámetro de información Ip tan solo admite una
cantidad limitada de valores dentro de un margen determinado. Dichos valores
no guardan relación alguna entre sí, Cada valor está relacionado a una
información determinada.
Ejemplo
Densidad del tráfico durante
las horas del día
-
r-
'3
(/)
o
1"""'"'
~- -
-2 1"-
..c:
Q)
>
Q)
"O lo.-. r- .3-
"O
.._
r- ~
ca
:g
E
8
IP = parámetro de información
1.5.3 Señal digital Se trata de una señal cuyo parámetro tiene una cantidad ilimitada de márgenes
de valores, correspondiendo la totalidad de cada margen de valores a una
información determinada.
Ejemplo
Aparato de medición digital
o ~
~ r----r--.---r--r----,
~ I 1~11/13191
Señal digital
22
La señal binaria (señal de dos puntos) es una señal digital de un parámetro 1.5.4 Señal binaria
relacionado solamente a dos márgenes de valores. La señal contiene dos
informaciones. Por ejemplo: SI - NO; ACTIVO - INACTIVO.
Ejemplo
Presión
Tensión
Corriente 0.8
f_
Señal binaria
H I L I 1 :-=----~.----,......--__ --r __ -
L 10 I o ~!~ O.__.._....D__ oL.O~~
1-
H = High
L = Low
23
1.6 Formas de energía para La posibilidad de transformar señales de determinadas formas de energía en
las secciones de mando señales de otras formas de energía recurriendo a los equipos correspondientes
y las secciones (transformadores de señales, transformador de mediciones) significa que en la
operaciona les técnica de mando es factible trabajar con varias formas de energía. Por ello es
posible configurar un mando según criterios de optimización económica y
(Composición y técnica.
delimitación)
No obstante, en la práctica no siempre es sencillo elegir el sistema más
adecuado. Además de las exigencias que plantea la aplicación concreta, es
necesario tomar en cuenta las condiciones generales imperantes, tales como el
lugar de la aplicación, las influencias del medio ambiente, recursos humanos
disponibles para el mantenimiento del sistema, etc .. Con frecuencia, estas
circunstancias están en franca contradicción con la solución teóricamente ideal
del problema e inciden por tanto en la solución por la que realmente se opte.
Cabe agregar que el "electricista" siempre preferirá una solución del mando por
medio de la electricidad, el especialista en hidráulica optará más bien por una
solución con componentes hidráulicos mientras que el experto en neumática
se decidirá en favor de una solución neumática. No obstante, la solución
óptima del problema presupone un dominio de todas las especialidades.
24
Comparación entre medios de
Criterios Neumática Hidráulica Electricidad
trabajo
25
Criterios Neumática Hidráulica Electricidad
26
Criterios Neumática Hidráulica Electricidad
27
Medios de mando • Mecánica
• Electricidad
• Electrónica
• Neumática a presión normal
• Neumática a baja presión
• Hidráulica
Tiempo de
conmutación > 10 ms < < 1 ms > 5 ms > 1 ms
de los
elementos
Velocidad de Gran
las señales velocidad = = 10-40 mis = 100-200
velocidad de mis
la luz
28
Capítulo 2
Formas de representar
secuencias de movimientos
y estados de conmutación
29
Con la finalidad de reconocer de modo rápido y seguro las secuencias de los
movimientos y los estados de conmutación de los diversos elementos de los
mandos, es necesario recurrir a una forma adecuada de representar los
movimientos y los estados de las señales.
Dichas representaciones sustituyen o complementan las descripciones verbales
de un sistema de mando. Además, las representaciones contribuyen a un
mejor entendimiento entre expertos en construcción de maquinaria, en
electrotécnica y en electrónica. A continuación se ofrecerá un ejemplo práctico
para mostrar las diversas formas de representar un sistema.
Ejemplo Las herramientas de una máquina se encargan de doblar chapas. Las chapas
Máquina de doblar chapas son colocadas a mano en la máquina. Después de activar el pulsador de
puesta en marcha, el cilindro A sujeta la pieza. El cilindro B avanza, dobla la
pieza y retrocede. A continuación, el cilindro C continúa con el proceso de
doblado. Cuando el cilindro retrocede a su posición normal, el cilindro A suelta
la pieza.
Plano de situación
Cilindro B
Cilindro A
Sujeción de la pieza
30
Elemento de trabajo Proceso de trabajo 2.1 Registro en orden
cronológico
Cilindro A Sujeción de la pieza
Cilindro B Primer proceso de doblado
Cilindro B Retorna a posición normal
Cilindro C Segundo proceso de doblado
Cilindro C Retorna a posición normal
Cilindro A Suelta la pieza
2.2 Tabla
Movimiento Movimiento Movimiento
Paso ciílndro A: cilindro B: cilindroC:
sujetar primer doblado segundo doblado
1 AVANZA - -
2 - AVANZA -
3 - RETROCEDE -
4 - - AVANZA
5 - - RETROCEDE
6 RETROCEDE - -
Al resumir la descripción de los movimientos deberá prestarse atención a la 2.3 Descripción resumida de
denominación correcta del avance y del retroceso. los movimientos
Denominación para: Avance = +
Retroceso
B+
B-
C+
C-
A-
31
2.4 Representación gráfica Para representar determinadas secuencias de trabajo de máquinas o equipos
(diagrama) se utilizan diversos tipos de diagramas. En la norma VOl 3260 se definen los
diagramas de funciones, los cuales son clasificados en diagramas de -espacio y
diagramas de estado.
En el diagrama de espacio se indican las distancias recorridas por un elemento
de trabajo. En el diagrama de estado se indica la conjunción del trabajo de
varios elementos y la actuación de otras unidades de mando y de conexión.
Los conceptos más difundidos para estos tipos de diagramas son los
siguientes:
2.4.1 Diagramas de
movimientos
2 3 4 5=-=1
Adelante1Zt
Cilindro A ,1
1 ¡~
Atras - ,--1-- I
t Espacio Pasos --
2 3 4 5 6 7 = 1
32
• Trazar los pasos horizontalmente y equidistantes. Recomendaciones para el
• No trazar los espacios a escala, sino iguales para todos los elementos trazado de los diagramas
constructivos.
• Tratándose de varias unidades, prever suficiente espacio entre los pasos
(1/2 hasta 1 paso).
• Si durante el movimiento cambia el estado, por ejemplo accionando un in-
terruptor en la posición intermedia del cilindro o modificando la velocidad
del avance, pueden intercalarse pasos intermedios.
• Numeración arbitraria de los pasos.
• Denominación arbitraria de los estados, ya sea indicando la posición del
cilindro como en el ejemplo (adelante - atrás, arriba - abajo, etc.) o utilizan-
do números (por ejemplo, O para el final de carrera al retroceder o 1 para el
final de carrera al avanzar).
• La denominación de la unidad respectiva deberá incluirse a la izquierda del
diagrama; por ejemplo: cilindro A.
En estos diagramas se realiza el trazado del espacio recorrido por la unidad en Diagrama espacio - tiempo
función del tiempo. A diferencia del diagrama de pasos, en el diagrama
espacio-tiempo sí se aplica una escala para el tiempo t, con lo que se
establece una relación entre las diversas unidades en el tiempo.
2 3
Cilindro A
O (atrás)
Tiempo t
33
Diagrama espacio-tiempo para el ejemplo de la máquina dobladora de chapas:
2 3 4 5 6 7:1
-:
I
Cilindro A
O
<,
Cilindro B
O
V 1\
Cilindro C
O
/ r-,
Tiempo t
34
El diagrama del mando muestra los estados de conmutación de los elementos 2.4.2 Diagrama del mando
emisores de señales y de los elementos procesadores de señales en función
de los pasos. En estos diagramas no se incluye el factor tiempo.
1 2 3 -4 5 6
': I l1
1 (abierto)
Emisor de señales
O (cerrada) I I
tEstado Pasos -- ..
~
1 3
i-I ¡ 1 ¡ ¡
35
Recomendacio,nes • De ser posible, es recomendable combinar el diagrama del mando con el
diagrama de movimientos
• Trazar los pasos o los tiempos en el plano horizontal
• La distancia vertical entre las líneas de los movimientos es arbitraria, aunque
deberá procurarse la claridad de la información
2 <::'2 ] 5 6 7-1
-,
• v
1 S2(ill)
lL,,"'(al;
Cilindr oA I S1 (aO
S7 SI ~ t:?'(bl .
51
Sta rt 1 ;34 (b1)
Cilindr 08
o
,V KI(tKJ) S3 S3 (tKJ,
1 / <; t7i=1 ) S6 (e 1)
Cilindr oC
o V ~ 1I
SS
ss (eO'
(e O)
1
Sl
0- I
1
S2
o
1
S3
o
. ,!. 1
S4
o 11
1 ~
SS
o
1
i
S6
o Jll
1
S7
o
36
(Según DIN 40719, parte 6, edición de marzo de 1977) 2.4.3 Plano de funciones
En este párrafo se explican los símbolos más importantes y las reglas para la OBSERVACION PREVIA
representación gráfica en la medida que sean necesarios para comprender los
diagramas de funciones incluidos en este manual.
El diagrama de funciones es una representación de un mando según procesos, Finalidad del diagrama de
independientemente de la aplicación concreta de determinados medios funciones
operativos, de la configuración de los conductos o del lugar del montaje. El
diagrama de funciones sustituye o complementa la descripción verbal de un
mando.
37
2.4.4 Reglas y s(mbolos para (Según DIN 40719, parte 6)
diagramas de funciones
Símbolo
38
Entradas
Las entradas deberán indicarse prefe-
Salidas
Enlaces Y
La variable en la salida tiene el valor 1
solamente si las variables en todas las
entradas tienen el valor 1.
Enlaces O
La variable en la salida tiene el valor 1
solamente si al menos en una de las
entradas la variable tiene el valor 1.
Paso
En la casilla A se indica el número de!
A
B
1 paso. Este número es arbitrario. En la
casilla B puede incluirse un texto ex-
plicativo.
Sujeción
39
Casillas para las órdenes Casilla A: Tipo de orden
D retardo
S memorizado A B C
SD memorizado y retardado
NS no memorizado
NSD = no memorizado, retardado
SH memorizado incluso en caso de
interrupción de la energía
T limitado en el tiempo
Ejemplo ARRANQUE
Posición normal
I
1 S Avance del cilindro de sujeción A + a1
-
& ~ ai
I -
~2
Taladrar
40
r--
Pieza puesta 2.5 Diagrama funcional para
Arranque
& el ejemplo de la máquina
Mando posición inicial (S1) dobladora
'--
,S2
l S4
, S3
,S6
l S5
41
2.6 Simbolos y normas de En este capftulo se presenta!" diversos símbolos y conceptos importantes en
representación concordancia con las normas VOl 3260 y DIN 55003.
42
o
Revoluciones / Marcha contínua /
Ciclo contínuo
Revoluciones/minuto
Motor eléctrico
DESCONECTAR
CONECTAR/DESCONECTAR
CONECTAR AUTOMATICO
43
IMPULSO SIMPLE
(conectado mientras se pulse el botón)
~
I
Desconexión de emergencia
(color rojo)
~
I
Interruptor de final de carrera
I
Presostato
~ 500kPal
5 bar
I
Elemento temporizador
I
Q's
Condición O (símbolo v)
I
1 a,' b,
Condición y (símbolo A)
\ a,' b,
Condición NO (símbolo -)
l a,
Bifurcación
44
rs
~
Definición
COLOR Interruptor Conmutador Testigos
NEGRO ACTIVACION
VERDE ARRANQUE
AZUL Confirmación
Procesos neumáticos
Procesos mecánicos
Procesos eléctricos
45
""" ~-'- -:-~~,)~: -
o': -Ó, "_".-;""--"-A"-_
46
Capítulo 3
Bases de la
electricidad / electrónica
47
La electricidad es una forma de energía con efectos térmicos, luminosos,
magnéticos o químicos.
Todo está compuesto de átomos. Cada átomo tiene un núcleo alrededor del
cual giran electrones. Los átomos son extraordinariamente pequeños, por lo
que no los podemos distinguir a simple vista. Su diámetro es de
aproximadamente 1/10000000 mm. El núcleo, por su parte, tiene un diámetro
10000 veces más pequeño que el diámetro del átomo. El diámetro de un
electrón es 1/10 del diámetro del núcleo.
Electrón
Núcleo
atomos (griego)
= indivisible
Esquema simplificado
Los electrones tienen una carga eléctrica negativa. Los electrones giran
alrededor del núcleo del átomo en diversas órbitas. El núcleo del átomo está
compuesto de protones y neutrones. Los protones tienen una carga eléctrica
positiva, mientras que los neutrones son eléctricamente neutros (no tienen
carga eléctrica). Todos los cuerpos simples son determinados por la cantidad
de sus electrones. Un cuerpo simple está conformado por átomos iguales.
Juntándose átomos diferentes se obtienen cuerpos de propiedades nuevas;
dichos cuerpos son denominados cuerpos compuestos.
48
Si el núcleo del átomo tiene tantos protones como electrones que giran a su
alrededor, entonces el átomo es neutro, es decir, no tiene carga eléctrica que
actúe hacia afuera. Son neutros, por ejemplo, los átomos de litio, aluminio y
sicilio, tal como lo muestran las siguientes gráficas.
Esquemas simplificados
Litio
3 protones
3 electrones
4 neutrones
Aluminio
13 protones
13 electrones
14 neutrones
Silicio
14 protones
14 electrones
14 neutrones
Si alrededor del núcleo del átomo giran más electrones que la cantidad de
protones que tiene el núcleo, el átomo tiene una carga negativa. Si, por lo
contrario, giran menos electrones alrededor del núcleo que la cantidad de
. protones que éste tiene, entonces el átomo tiene una carga positiva.
49
Dado que los electrones gira!') en diversas órbitas y a alta velocidad en torno al
núcleo, es necesario que actúe una fuerza de atracción para que los electrones
se mantengan en sus órbitas.
Modelo simplificado
50
En un circuito de agua son necesarias una bomba y tuberías. La bomba se 3.1 Tensión eléctrica
encarga de conducir el agua hacia las tuberías mediante presión. Ello significa
que para que el agua avance por las tuberías es necesario que exista una
presión. La calefacción mediante agua caliente, por ejemplo, es un sistema de
esa índole: la bomba transporta el agua siempre en la misma dirección.
Rueda de palas
Tubería
eee
eee
Tensión "cero" Tensión "baja" Tensión "alta"
51
La tensión electrica (símbolo empleado en las fórmulas = U) puede medirse
con un voltímetro. La unidad de la tensión eléctrica es el voltios (símbolo de la
unidad = V)
Uo = B . L . v . z
z cantidad de conductores
Uo = B . L . v . z
52
L 3.1.1 Generación de tensión
eléctrica por inducción
Rotor Imanes
Borne
Material aislante
Corte seccionado
Rotor
53
3.1.2Generación de tensión Si se sumergen dos placas de materiales diferentes (por ejemplo: placa de cinc
eléctrica por electrólisis = electrodo negativo; placa de cobre = electrodo positivo) en un líquido
conductor, se obtiene un elemento galvánico. El líquido conductor, como
puede ser por ejemplo agua salina, es denominado electrolito.
Cobre
Solución salina
54
Al unir en un extremo un cable de cobre con uno de constantán y al 3.1.3 Generación de tensión
calentarlos, se produce una tensión de corriente contínua. La tensión eléctrica por calor
respectiva se situa en el margen de milivoltios (mV).
Cobre
Constantán
-
55
•.••..•
f)
..•...••.•..
~..•.••
~
.....• e.•.·.··•.·.·.ta
..•.••.......••..••..
$e ·.···.··.~.·
••.
·••. •..••.. .. I.·••.~.·
·•·.·•·.·· •.••.·
••.·•.
é.· •.•••. ·W.···.·.·.···.··.·C.···.· •. ·l.d.•·•..·
a.···.···.d.···.···.l e.·•..·•f:.~.:.·
.••.•.·••. t.· ••. P.·
••.
.. •..h.••. I.••.
·.·.n.·.·.···.¡. c.·· ..• •.. a.··.· •..• ••.••.••.• •
.•............................................•..........•••.. , • • • Fé~lótJidátHC/
;.;.:.;.:.;.;.:.;.:.;.;.;:::::;.:.:::::.;.:::::::.:.:::::::::::::::::::.;.:.:,:::.:.:.
3.1.4 Generación de tensión Si sobre determinados materiales caen luz o rayos X, se desprenden
eléctrica por luz electrones. Las células fotoeléctricas se basan en este fenómeno.
Cuando incide luz sobre un elemento fotoeléctrico se genera una tensión de
corriente contínua.
Luz
Anillo de contacto
Capa de
recubrimiento
--~~~~----~~~~
Selenio
Placa base
56
Al ejercer una presión o tracción sobre un cristal, se producen diferencias de 3.1.5 Generación de tensión
cargas eléctricas entre determinadas superficies del cristal. La tensión eléctrica por deformación
resultante puede tomarse en superficies conductoras. Si la presión y la tracción de cristales
se alternan, la tensión de la corriente eléctrica será alterna. ((x)piezo-electricidad)
Tracción o presión
Láminas de aluminio
1kV = 1 kilovoltio
1 kV = 1000 V 1 mV = 0.001 V
1kV=103V 1 mV = 10-3 V
,..., Interruptor
Unidad receptora
Fuente de la corriente
57
3.2 Corriente eléctrica Sabemos que la tensión eléctrica es una característica que distingue, por
ejemplo a una pila.
Para que pueda fluir una corriente eléctrica es necesario crear un circuito
compuesto de las siguientes partes: fuente, cables, interruptor y unidad
consumidora.
Deficiencia de
electrones +
Fuente de la
corriente
ee Interruptor
eee
ee Aujo de electrones
-e
ee •
Excedente de electrones
Los electrones se desplazan del polo negativo hacia el polo positivo cuando se
cierra el circuito. Este es la dirección en la que se desplazan los electrones. No
obstante, aparte de los portadores de carga negativa también hay portadores
de carga positiva. La dirección del movimiento de los portadores de carga
positiva es de polo positivo a polo negativo, por ejemplo en un acumulador.
Cuando en la física aún no se habían estudiado los electrones, se supuso que
la dirección de la corriente era determinada por los portadores de carga
positiva.
58
La corriente eléctrica es expresada en amperios(x) (A)
(símbolo en la fórmula = 1).
1A 1000 mA
1 kA = 1000 A
Interruptor
+ Fuente Unidad
consumidora
Amperímetro
59
3.2.1 Tipos de. corriente Denominación Tipos de corriente Aplicaciones
eléctrica (ejemplos)
Corriente Elemento
contínua
Batería
Símbolo:
Corriente
Tiempo
Corriente Reóstato
alterna Dínamo de
bicicleta
Símbolo:
•I Corriente
~f@a,
~ ~
Corriente
mixta
Símbolo: Corriente
Tiempo
Corriente mixta es una corriente eléctrica que combina una parte de corriente
contínua y otra de corriente alterna.
60
3.2.2 Efectos de la corriente
Denominación Figura Manifestación Ejemplos
eléctrica
Siempre Estufa
(lo que no Calefacción
siempre es
deseable) Lámpara
Efecto calefactora
(calentamiento
térmico del
conductor)
Siempre Relés
(cuando Contactores
circula
corriente por
Efecto los Electroimán
magnético conductores)
Corriente Lámpara
en gases de
efluvios
Filamento
Efecto luminoso Lámpara
luminoso fluorescente
Bombilla
~rJl
~GIO~~~O~O~
SEH~ ~o :;UO'[t:.C'
Corriente Proce~A
en líquidos de carga
conductores y descarga
de
Efecto acumuladores
químico
61
3.3 Peligros de la
corriente eléctrica Las corrientes de más de 50 mA (0,05 A) pueden causar la muerte de
seres humanos si son conducidas a través del corazón.
10 mA espasmo muscular
62
Para transportar la energía hacia la unidad consumidora, tiene que conducirse 3.4 Resistencia eléctrica
la corriente eléctrica desde el generador hacia la unidad consumidora a través
de un sistema de conductos (líneas de corriente).
Insistiendo en la comparación con un circuito hidráulico, podemos constatar 3.4.1 Resistencia de cuerpos
que la resistencia varía en función del diámetro y la longitud de la tubería por la conductores
que fluye el caudal de agua.
Agua Electrones
- - - ;=-=-=::.....;;:::, - - -
-=-~ ~....::::::-.....:-:.
Corriente de agua Corriente de electrones
63
3.4.2 Resistencia de las Esta resistencia depende del rendimiento de la unidad conumidora. En este
unidades consumidoras tipo de resistencia, la energía eléctrica es transformada en calor totalmente
(por ejemplo tratándose de aparatos calefactores) o parcialmente (por ejemplo,
motores). Algunos valores indicativos:
3.4.3 Resistencia del Para aislar los conductores se utilizan materiales de mala conductancia. En la
aislamiento práctica sería ideal contar con un material de una resistencia infinita, lo que sin
embargo no es posible.
Valores satisfactorios de aislamiento
Materiales aislantes
Vidrio, betún, aceite, goma, PVC, cartón, porcelana, baquelita, etc.
Constantán 2 0,5
Cromo-Níquel 1 1
64
Entretanto estamos familiarizados con los tres conceptos de tensión, corriente 3.5 La ley de Ohm
y resistencia. Estas tres magnitudes están relacionadas entre sí en un circuito,
de una manera determinada.
U 220
1= = 0,45 A
R 500
U = 220V I = 10 R = ?
R = ____i¿_ = 220 = 22 Q
I 10
65
Ejemplo Tensión constante U = 220 V
Resistencia R1 ·50 Q,
R2 100 Q,
R3 150 Q
Incógnita: I
U 220
1=-=-=44A
R1 50 '
U 220
1=-=-=22A
R2 100 '
U 220
1=-=-=22A
R3 150 '
Ejemplo Un aparato eléctrico tiene que ser alimentado con una intensidad invariable de
100 mA a pesar de que la tensión oscila entre U1 =20V, U2=25V y U3=28V.
En consecuencia, deberán hallarse las resistencias que mantengan invariable la
intensidad.
U1 20
R1= ,-o 1- = 0100 = 200 Q
,
U2 25
R2= - = -- = 250 Q
I 0,100
U3 28
R3= - = -- = 280 Q
I 0,100
66
Tal como observáramos en la corriente de agua, constatamos que una bomba 3.6 Potencia eléctrica
se encarga de transportar un caudal determinado a través de la red de
tuberías. Si en vez de una bomba se recurre a una turbina, entonces puede
transformar se la energía cinética de la corriente de agua en un movimiento
giratorio (molino de agua).
Un ejemplo en este sentido sería una central hidráulica.
El agua que cae por el tubo actúa sobre las paletas de una turbina. Este
movimiento es transmitido por un eje, el que a su vez acciona un generador.
La potencia de la central hidráulica depende de la cantidad de agua y de su
presión. Ello.significa que se produce un proceso de transformación de energía
mecánica en energía eléctrica.
Todos los aparatos eléctricos están provistos de una placa o etiqueta de
identificación, en la que se indican, entre otros, la potencia, la intensidad, la
tensión y los tipos de protección.
Tratándose de corriente contínua, la potencia eléctrica se obtiene según la
siguiente ecuación:
potencia = tensión . intensidad
La potencia eléctrica se expresa en vatios. La denominación proviene del
científico inglés James WATI 1736 - 1819.
La potencia mecánica se expresaba antes en C.V. (caballo vapor). No obstante,
la norma establece desde el año 1978 que la potencia de los motores
(incluyendo los de los automóviles) tiene que expresarse en kW.
1 W = 1000mW 1 CV = 736 W
1000 W = 1 kW 1 kW = 1,36 CV
67 .
3.7 Algunos cálculcs a Fórmula para calcular la potencia
modo de ejemplo
p = U·I
P = 12. R
o
p=-
U2
R
Ejemplo Una estufa está prevista para 220 V Y consume 10 A. ¿Cuál es la potencia total
del aparato?
Ejemplo Una calculadora de bolsillo está prevista para U =3V y consume I =0,00011A.
¿Qué potencia consume la calculadora?
P = U . I = 3 V . 0,00011 A = 0,00033 W
1. Todo conductor por el que fluye una corriente eléctrica crea un campo
magnético.
2. La dirección de la corriente en el conductor define la dirección de las líneas
de fuerza.
3. La intensidad de la corriente en el conductor define la intensidad del campo
magnético.
Campos magnéticos de
conductores
Uneas de fuerza
Conductor
68
En una bobina, por ejemplo, por la que fluye una corriente eléctrica, se forma
un campo magnético. Este campo magnético puede actuar sobre otras
unidades técnicas, procurando la función conmutadora de relés y de contactos
electromagnéticos.
La dirección de las líneas de fuerza puede determinarse por la "regla del
sacacorchos".
69
3.9 El condensador El condensador está compuesto por dos placas conductoras separadas por
una capa aislante llamada "dieléctrico".
Interruptor +
+
'"r +
+~----1+
_+ Aujo de electrones
Carga eléctrica +
+
u
Placas conductoras
Q = carga
I = corriente 1C = 1As = 1A· 18
t = tiempo
70
Si entre las dos placas se coloca una capa aislante, se reduce la tensión entre
las dos placas. El aislante (dleléctrlcooj) provoca una condensacíón de la
carga eléctrica sobre las placas.
Dieléctrico
Interruptor +++
+ +
tT1 +++
_ J..- +++
+~----~+++
-
Carga eléctrica
+ +
+++
+++
+++
-
El condensador es capaz de almacenar carga eléctrica.
La carga de un condensador aumenta cuanto mayor sea su capacidad y
cuanto mayor sea la tensión. La unidad de la capacidad es el amperio-
segundo por voltio (AsN). Esta unidad es denominada faradio(xx) y su símbolo
es F.
Q = carga
C = capacidad
U = tensión
Q = C· U
E = sc : sr
71
Valor dieléctrico de algunos materiales aislantes
Ejemplo de cálculo Un condensador de placas está compuesto de dos placas que tienen una
superficie de 300cm2 cada una. La distancia entre las placas es de 3mrn.
¿Qué capacidad tiene el condensador si el material aislante es
72
Si se conecta un condensador a corriente contínua, fluye una corriente de 3.9.1 El condensador en
carga. El condensador cargado bloquea el paso de la corriente contínua. El corriente contínua
tiempo de carga y descarga será tanto mayor, cuanto mayores sean la
resistencia y la capacidad.
Posición
<D Resistencia
+0---
Unidad '
consumidora
u e
73
3.9.2 El condensador Un condensador conectado a un generador de corriente alterna cambia
en corriente contínuamente de polaridad. La carga de las placas alterna entre positiva y
alterna negativa.
+- ~
-+ ~
+-
-+t----...,
+-
-+
+-
74
Capítulo 4
Elementos eléctricos
y electroneumáticos
75
La energía eléctrica (energía de controlo de trabajo) es puesta, procesada y
transmitida mediante determinados elementos. Estos elementos constructivos
son incluidos, a modo de simplificación y en aras de una mayor claridad, como
símbolos en los esquemas de distribución. De este modo se facilita el montaje
y el mantenimiento de los sistemas.
No obstante, para efectuar una instalación correctamente y para detectar sin
tardanza algún fallo, no es suficiente solo entender el significado de. los
símbolos en los esquemas de distribución. En consecuencia, es necesario que
el experto en mandos conozca los elementos eléctricos más difundidos e
importantes (construcción, función, aplicación).
76
Estos elementos tienen la finalidad de permitir la entrada de señales eléctricas 4.1 Elementos de entradas
provenientes de diversas partes de un mando (equipo) con diversos tipos y de señales eléctricas
,1
tiempos de accionamiento. Si un equipo es controlado mediante conmutación
de contactos eléctricos, entonces se trata de un mando por contactos; en caso
contrario, se trataría de mandos sin contactos o mandos electrónicos.
Los elementos se clasifican por su función en contactos normalmente abiertos,
contactos normalmente cerrados y contactos conmutadores.
~ 13
ACCionami.~ ~ ~ 4
Accionamiento
Contacto conmutador
-
Accionamiento
77
4.1.1 Elementos sin retención Para que una máquina o equipo se ponga en marcha, es necesario contar con
un elemento que emita una 'señal, Tal elemento puede ser 'un pulsador que
ocupa una posición de conmutación determinada mientras que es activado.
13 Interruptor
Interruptor 1
E-
~4
normalmente
abierto
E-
r normalmente
2 cerrado
Las figuras muestran las dos versiones: una con contacto normalmente abierto
y otra con contacto normalmente cerrado. Al accionarse el pulsador, el
elemento contactor actúa en contra de un muelle, el cual se encarga de juntar
(interruptor normalmente abierto) o de separar (interruptor normalmente
cerrado) los contactos. El circuito eléctrico se cierra o abre
correspondientemente. El interruptor vuelve a su posición normal por acción
del mUélle cuando cesa la fuerza sobre el pulsador.
78
Tipo de accionamiento
(pulsador)
Conexión
(normalmente cerrada)
Elementos de conmutación
Conexión
(normalmente abierta)
2 4
~I
I
79
4.1.2 Interruptores con Los interruptores con retención, como el de botón por ejemplo, mantienen su
retención posición por efecto mecánico cuando son accionados. Solo volviéndolos a
accionar desbloquean su posición y vuelven a su estado inicial. La identi-
ficación. de interruptores o conmutadores de botón pulsador se rige por la
norma DIN 43 605 y, además, su montaje está definido.
Accionamiento
ACTIVACION I (raya)
DESACTIVACION. O (círculo)
Estos símbolos pueden estar ubicados junto a los botones o sobre ellos.
o~
80
Los elementos generadores de señales eléctricas pueden tener las más
diversas formas de accionamiento.
E~
81
4.1.3 Interruptores mecánicos Estos interruptores permiten consultar determinadas posiciones finales de
de final de carrera partes de máquinas o de otros elementos de trabajo. Al elegir este tipo de
emisores de señales, los criterios son el esfuerzo mecánico, la seguridad del
contacto y la exactitud del punto de conmutación.
En su versión normal, los interruptores de final de carrera tienen un sistema
alternador. Las versiones especiales pueden estar provistas de otras
combinaciones de contactos.
Los interruptores de final de carrera también pueden clasificarse según la
entrada de la señal en contacto lento o contacto de ruptura brusca. En el caso
de los interruptores lentos, los contactos abren o cierran a la misma velocidad
que funciona la unidad de trabajo (este sistema es apropiado para bajas
velocidades de accionamiento).
Tratándose de contactos de ruptura brusca, la velocidad de accionamiento no
es tomada en cuenta, puesto que el interruptor conmuta bruscamente en un
punto determinado. Los interruptores de final de carrera pueden ser
accionados por piezas fijas, como son por ejemplo taqués o palancas con
rodillos. Al efectuar el montaje y durante el uso de los interruptores de final de
carrera deberán acatarse las indicaciones hechas por el fabricante,
especialmente en lo que se refiere al ángulo de accionamiento y a la
sobrecarrera.
82
Un detector de proximidad está compuesto de un contacto reed fundido en un 4.1.4 Detectores de proximi-
bloque de resina sintética. Este contacto cierra cuando se acerca a un campo dad según el
magnético (por ejemplo, un campo magnético permanente en el émbolo de un principio Reed
cilindro) y emite una señal eléctrica. Las conexiones eléctricas también están
fundidas en el bloque de resina.
Un diodo luminoso indica el estado de conmutación. En estado de excitación
se ilumina el diodo amarillo.
Los detectores de proximidad ofrecen múltiples ventajas, especialmente en
caso de numerosos procesos de conmutación. Asimismo, también se aplican si
el espacio es demasiado reducido para el montaje de interruptores mecánicos
o si las condiciones del medio ambiente así lo exigen (polvo, arena, humedad).
Imán permanente
Imán permanente
83
Observación Es recomendable no instalar cilindros con detectores de proximidad
magnéticos en las cercanías de campos magnéticos fuertes (como los que son
originados, por, ejemplo, por máquinas de soldadura por resistencia). Asimismo
también deberá tomarse en cuenta que no todos los cilindros son apropiados
para que se coloque sobre ellos un detector de proximidad sin contacto.
Tiempo de conmutación = 2 ms
Protección según DIN 400 50 JP 66
84
4.1.5 Detectores de proximi-
dad inductivos
Los elementos are onados sin contacto se usan cada vez más frecuentemente Generalidades y delimitación
en la técnica de l. .andos. Estos elementos están compuestos de una parte
sensora y de otra que procesa las señales. Si la parte procesadora de señales
produce señales binarias, entonces se trata de detectores de proximidad o
iniciadores. Asimismo, también están muy difundidos los sensores que generan
señales analógicas para la determinación analógica de valores de medición.
85
Funcionamiento
Cuerpo
.,_____,-'
_L. - J
,I
o
Banderola Oscilador Disparador Amplificador Relé
Tipos constructivos Los detectores de proximidad pueden estar concebidos para corriente alterna
o contínua según la aplicación respectiva.
86
Ril
bid
Los detectores de proximidad están concebidos para tensiones de trabajo de Versión de corriente contínua
aproximadamente 10 V hasta 30 V.
MARRaN
-0+
NEGRO
1 L ..(")...--------, I
. .
I
,.-'--~
AZUL
"'"
'--"r"-'"
1
-
.()-
MARRaN 0-
I I ! el~20-~C.9--l
I
,.-~_"
•'--~-~
"" ·NO
,......~
I
I
"'" 'NC
'--..-'"
AZUL 1 1 1 .....
"""+
Los detectores de proximidad están concebidos para tensiones de trabajo de Versión de corriente alterna
20 V hasta 250 V.
AZUL
1
I I í\...) I ro-,
I MARRON~ __ J\~ __~
- I I
1...J
87
4.1.6 Detectores de proximi- Los detectores de proximidad inductivos son capaces de sustituir fácilmente a
dad capacitivos los interruptores mecánicos de final de carrera, aunque sus aplicaciones y su
montaje exigen ciertos conocimientos técnicos. Por otro lado, la teoría y las
aplicaciones prácticas de los detectores de proximidad capacitivos son mucho
más complicadas, debiéndose tener en cuenta muchas diferencias más.
88
Diagrama de bloques de
Cuerpo un sensor capacitivo
Oscilador Amplificador
Disparador Relé
89
4.1.7 Conexión de los Conexión en serie Conexión en paralelo
sensores
L1(RI L1(RI
+ +
Sens or 1 I
Senso r 2 I
K1cr
Corriente contrnua Corriente contínua
90
Montaje
Se dice que los detectores están montados a ras cuando su superficie activa Montaje de los detectores
está aislada lateralmente, lo cual puede realizarse mediante un cuerpo de metal de proximidad a ras
o de plástico con un apantallado interior. Para evitar interferencias, es
necesario acatar las distancias que se indican a continuación al efectuar un
montaje en serie (DW = diámetro del sensor).
o o o
o DW
Un detector' de proximidad no puede montarse a ras si se tiene que mantener Montaje de los detectores de
una zona libre para que los materiales que puedan interferir no incidan en los proximidad empotrados
valores característicos del sensor. Si los detectores de proximidad son monta-
dos cara a cara, deberá acatarse una distancia mínima entre ellos de 3 x d de
la superficie activa.
3 x DW
c:
(/)
>(
N
91
Ventajas de los detectores Los interruptores y conmutadores eléctricos accionados mecánicamente son
de proximidad tan antiguos como la electrotécnica misma. Todas las unidades de esta índole,
independientemente de su denominación, ofrecen las mismas desventajas:
• Partes móviles
• Lentitud
• Desgaste
• Rebotes al ser activados
• Ensuciamiento
• Sensibles a vibraciones
• Necesidad de fuerza mecánica o electromagnética para funcionar
DESACTIVACION '------'----- t
t,
t2
92
El detector de proximidad electrónico sin contacto directo ofrece una velocidad
de conmutación casi ideal (t2-t1 por lo general en microsegundos). Además, el
aumento de la corriente es contínuo, mientras que los interruptores mecánicos
producen puntos de inversión.
CONEXION - IN
I
I
I
I
I
DESCONEXION
I t
t1 t2
Los contactos mecánicos rebotan varias veces a gran velocidad hasta que
permiten el paso total de la corriente, circunstancia que puede provocar una
detección falsa de señales. Su tiempo de conmutación es de milisegundos, lo
que significa que son 1000 veces más lentos.
Dado que los detectores de proximidad sin contactos realizan los estados de Conmutación segura bajo con-
abierto/cerrado mediante elementos semiconductores, no se producen diciones adversas
interferencias ni por vibraciones fuertes (por ejemplo en cintas de transporte) ni
tampoco por aceleraciones grandes, a diferencia de lo que sucede con los
detectores mecánicos (en los que puede separarse el muelle de contacto). La
causa más frecuente de los fallos 'de los sistemas mecánicos, es decir, el
ensuciamiento de los contactos y el agarrotamiento de las piezas móviles, es
inexistente en los detectores sin contactos.
93
Velocidad de conmutación Los sensores sin contactos suelen emitir entre 30 hasta 100 veces más
impulsos por unidad de tiempo que los detectores mecánicos. La cantidad de
5000 conmutaciones por segundo no son ya ninguna excepción (lo que
corresponde a ca si 20 millones de conmutaciones por hora).
Conmutación exenta de Las piezas mecánicas móviles se desgastan. Incluso los contactos de plata o
desgastes de oro se desgastan. Si los procesos son rápidos, los interruptores de final de
carrera mecánicos tienen una vida útil corta, debiéndoselos sustituir con
frecuencia, lo que implica interrupciones de la producción con sus
consecuentes costos. La vida útil de los iniciadores sin contactos es
determinada únicamente de la vida útil de sus elementos constructivos, la que
suele ser extremadamente larga.
4.1.8 Detectores de El iniciador opto-electrónico reacciona sin contacto directo frente a todo tipo
proximidad ópticos de materiales, como por ejemplo vidrio, madera, plásticos, láminas, cerámica,
papel, líquidos y metales. El detector de proximidad óptico emite una luz cuya
reflexión varía en función del material. De este modo es factible seleccionar
materiales que producen reflexiones diferentes. Este tipo de detectores
funciona sin problemas a través de cristales o líquidos y, al igual que todos los
detectores de proximidad, es insensible a las vibraciones, estanco al agua y no
se desgasta. Otras posibles aplicaciones son la detección de piezas de
dimensiones muy pequeñas, medición de niveles de llenado, detección en
zonas expuestas al peligro de explosión, etc ..
94
Pueden distinguirse los siguientes tipos de detectores de proximidad ópticos:
LÍJ°bJeto
LlJ Objeto
'"'i~
..
Emisor-receptor
Receptor
Emisor-receptor
95
Funcionamiento El sensor está constituido por un diodo luminoso (1), un fototransistor, un
de los detectores de luz elemento de sincronización (3) y por un amplificador (4). El diodo luminoso
de reflexión emite centelleos de luz infrarroja. Si se produce una reflexión, la luz es captada
por el fototransistor incorporado. El elemento de sincronización procesa la
señal recibida y actúa sobre la salida a través de un amplificador.
El amplificador del receptor es selectivo (para luz infrarroja), de modo que las
ondas de luz diferentes no tienen influencia alguna. Conectando un cable
conductor de luz apropiado al detector de proximidad opto-electrónico es facti-
ble, por ejemplo, controlar el paso de materiales en lugares inaccesibles o en
zonas de temperaturas altas (máx. + 200°C). Se sobreentiende que también
hay otras versiones, por ejemplo con fotodiodos en vez de fototransistores.
2 3 4 Relé
o
1 Cuerpo
:-' - .
- .:'~.
,
96
141
~
4.2 Elementos de
procesamiento de
señales eléctricas
Antes, los relés(x) eran utilizados principalmente como amplificadores en la 4.2.1 Relés
técnica de la telecomunicación. En la actualidad, los relés son utilizados en
máquinas y equipos como elementos de control y regulación. Un relé A debe
cumplir con determinados requisitos prácticos:
• Sin necesidad de mantenimiento
• Elevadas frecuencias de conmutación
• Conmutación de corrientes y tensiones muy pequeñas y, también, relativa-
mente altas
• Velocidad de trabajo alta, es decir, tiempos mínimos de conmutación
Los relés son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca ¿Qué es un relé?
energía. Los relés son utilizados principalmente para el procesamiento de
señales. Un relé puede ser descrito como un conmutador de rendimiento·
definido y accionado electromagnéticamente.
Construcción
Contacto
Bobina
Fig. 1
97
Muelle de reposición
Bobina
Aislamiento
Núcleo Contacto
Fig.2
Funcionamiento Conectando tensión a la bobina, fluye una corriente que crea un campo
(en relación con la fig. 1) magnético que desplaza al inducido hacia el núcleo de la bobina. El inducido,
por su parte, está provisto de contactos mecánicos que pueden abrir o cerrar.
El estado descrito se mantiene mientras esté aplicada la tensión. Al
interrumpirla, el inducido vuelve a su posición normal por acción de un muelle.
98
K11 ::t--t-- t--1ili1--
12 22 32 42
K1~--\--~-- 1
13
],4
1
124
23
i1
1
--
32 42
1
99
Desventajas • Desgaste de los contactos por arco voltaico u oxidación.
• Necesidad de más espacio que los transistores.
• Ruidos al conmutar.
• Velocidad de conmutación limitada de 3 ms hasta 17 ms.
• Interferencias por suciedad (polvo) en los contactos.
Para elegir un relé se recurre a fichas técnicas que incluyen todos los valores
de importancia, tales como corriente, tensión, potencia, conmutaciones, etc.
100
4.2.2 Bobinas de corriente
contínua
Al conectar la bobina, aumenta lentamente la corriente 1. Al crearse el campo Conexión de bobinas de cor-
magnético, la bobina genera una contratensión por inducción que actúa en riente contínua
contra de la tensión aplicada. Esta circunstancia explica la atracción suave
(lenta) del imán.
(Corriente) I
Figura:
t (tiempo)
Ascenso de la corriente al conectar una bobina c.c.
Dado que al desconectar aparatos inductivos desaparece el campo magnético, Desconexión de bobinas de
puede surgir una tensión autoinductiva muy superior a la tensión de la bobina. corriente contínua
Ello significa que la tensión creada por la desconexión puede significar un
daño del aislamiento de la bobina o provocar una carga considerable en los
contactos por el efecto de arcos voltáicos. Para contrarrestar estos efectos,
puede incorporarse un "extintor de chispas". Paralelamente a la inducción L se
acopla, por ejemplo, una resistencia R que se encarga de descargar la energía
acumulada en el campo magnético a causa de la desconexión. Cabe anotar,
sin embargo, que cualquier medida que tienda a extinguir chispas implica un
mayor tiempo de desconexión.
101
Conexiones diversas
de parachispas
l
Figura:
Extinción de chispas
con resistencia
s R
0-----......1
u.
1 __ Unidad Re
Figura:
Extinción de chispas
con resistencia
y condensador
S[v
102
+
L
Figura:
Extinción de chispas
con diodo.
103
..:.•..•. '.:..l.·..~.'...'.:.:..'..m
E.·.•..••.. ..'.' ·.·:.n
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::::::;=:::::::::=::::;::::::::::::::>:;:::::::::::::::;:::::::;:-:.:::::::::::.:::::::::;:::::;:::::::::;:;::::::;;:::;:::::.:-: •................
Conexión de bobinas Al conectar una bobina de c.a. surge una fuerte corriente I en función de la
de corriente alterna resistencia aparente Z (pérdidas), de la resistencia R y de la inducción L. La
fuerza de tracción es relativamente grande en concordancia con el alto valor
de la corriente 1. De este modo se obtienen tiempos de conexión relativamente
breves. La holgura entre el inducido y el núcleo tienen una influencia
considerable sobre la magnitud de la corriente remanente 1. Durante el fun-
cionamiento no debería haber holgura.
Figura:
Corriente al conectar una (Corriente) I
bobina de c.a.
1
t (tiempo)
Desconexión de El arco voltáico que se produce al desconectar es menos peligroso que aquél
bobinas de c.a. que se produce en una bobina de C.C., ya que se apaga en el paso cero de la
corriente. Los picos de tensión que surgen aún así, pueden mantenerse en
niveles mínimos mediante una combinación de resistencia y condensador.
104
• Tiempos de conmutación breves Ventajas
• Gran fuerza de tracción
• Por lo general no es necesaria una extinción de chispas
• No hay necesidad de un rectificador de c.c.
Dado que la corriente alterna cambia de dirección 100 veces por segundo si la Bobina de corriente contínua
frecuencia es de 50 Hz, se origina una corriente parasitaria en el núcleo de conectada a corriente alterna
hierro que puede alcanzar valores bastante elevados.
1. La fuerza de tracción del relé se pierde porque la tensión oscila entre los va-
lores máximos y el valor cero.
En este caso, la resistencia R es el resultado de la resistencia del devanado Bobina de corriente alterna
más la resistencia inductiva L. Al conectar a corriente contínua no se produciría conectada a
una resistencia inductiva, por lo que ésta debería ser sustituida. Tal sustitución corriente contínua
podría realizarse mediante el acoplamiento de una resistencia previa R o
mediante una disminución de la tensión. No obstante, dichas soluciones serían
demasiado complicadas en la realidad práctica; en consecuencia es
recomendable escoger el relé con el tipo de corriente adecuada recurriendo a
las fichas técnicas respectivas.
105
4.2.4 Relés polarizados Este tipo de relés es utilizado en aquellos casos en los que se dispone de poca
potencia para la excitación del relé. La potencia de respuesta de los relés
polarizados es de aproximadamente 0,1 hasta 0,5 mW.
Imán permanente
~
Lengüeta Accionamiento
del relé electromecánico con
Pieza de dos posiciones
hierro dulce
.2
1. Posición de reposo unilateral Cuando no está accionado el relé, el inducido siempre mantiene cerrado el
mismo contacto. La fuerza del campo magnético aumenta cuando pasa
corriente y el inducido conmuta al otro contacto. Cuando deja de excitarse el
relé, el inducido vuelve a su posición inicial.
2. Posición de reposo bilateral En estado de desconexión está cerrado uno de los dos contactos. Al
producirse la excitación del relé, el inducido conmuta al otro contacto. Al
concluir el estado de excitación, el inducido permanece en el contacto que ha
activado.
106
Los relés de impulsos de corriente son contactares electromagnéticos que 4.2.5 Relés de impulsos de
mantienen su estado de conmutación incluso cuando se les retira la energía corriente
(impulso de mando). Dicha permanencia del estado de conmutación se obtiene
mediante un bloqueo mecánico. Este tipo de relés se utiliza especialmente en
las instalaciones eléctricas (por ejemplo, encendido de la luz de pasillos
mediante pulsador). Básicamente, estos relés están compuestos de un imán,
un inducido y contactos de conmutación que pueden ser contactos
normalmente cerrados o abiertos.
K I ~t-v-\--
113t1
)14 22
Se trata de un relé especial con mucho magnetismo residual, por lo que su 4.2.6 Relés con
inducido mantiene su posición incluso después de retirarse el impulso del magnetismo residual
mando. Los relés de adherencia pueden también mantener su estado de (relés de adherencia)
conmutación si se interrumpe la red eléctrica. Se trata, pues, de un relé con
autorretención magnética. Un impulso positivo excita el relé y lo mantiene en
ese estado por un tiempo indeterminado; un impulso negativo desconecta el
relé.
123
K<r-\--~
113
114 124
Ficha técnica
Duración del impulso Mín. 30 ms para magnetización
Mín. 25 ms para desconexión
Máx. 2 minutos a 50%
107
4.2.7 Relés temporizadores Este tipo de relés tiene la función de desconectar o conectar contactos en un
circuito acoplados detrás de los interruptores normalmente cerrados o abiertos.
Estos relés efectúan dicha conexión o desconexión después de un tiempo
determinado y ajustable.
+ --~----------
51
Funcionamiento Accionando S1 fluye una corriente por una resistencia regulable R1 hacia el
condensador C1. El diodo D1, acoplado en paralelo, no permite el paso de
corriente en esa dirección. Por la resistencia de descarga R2 también fluye una
corriente, que en esta fase aún no tiene importancia. El relé conmuta cuando el
condensador alcanza la tensión de respuesta del relé K1. Al soltar S1 se
interrumpe el circuito eléctrico y el condensador se descarga rápidamente a
través del diodo D1 y la resistencia R2. En consecuencia, el relé pasa
inmediatamente a su posición normal. La resistencia R1 permite regular la
corriente de carga del condensador y, en consecuencia, el tiempo que
transcurre hasta que se alcanza la tensión de respuesta de K1. Si se ajusta una
resistencia elevada fluye una corriente pequeña, con lo que el tiempo de
retardo es largo. Si, por lo contrario, es pequeña la resistencia R1, entonces
fluye mucha corriente siendo correspondientemente breve el tiempo de retardo.
108
El diagrama de funcionamiento que muestra los estados de las señales indica Diagrama de funcionamiento
claramente que después de accionarse el pulsador S1 primero tiene que
transcurrir e.1tiempo t que se haya ajustado para que sea excitado el relé.
Diagrama de tiempo re
1- -1
'-r--~----------~r----
51 ENTRADA
O~---L----------_J----~
SAUDAJG
O~--~----~----~---
Iv
+ --~----------
51
I
I
I
L. 15
Funcionamiento Accionando S1 fluye la corriente a través del diodo D1 hacia el condensador
C1 y el relé K1. ·EI relé conmuta inmediatamente.
La corriente que fluye a través de la resistencia R2 carece de importancia.
Diagrama de tiempo
. le /
ENTRADA
,~--~----------~-------------
o~--L_----------~-----------
SAUDA
Ol~--~-------------+------~------
Iv
110
¿Qué es un contactar electromagnético? 4.3 Contactores
electromagnéticos
Se trata de contactares de accionamiento electromagnético capaces de activar
potencias grandes con pequeñas potencias de mando.
111
Tipos de contactares
electromagnéticos Electroimán blindado Núcleo en U
Inducido ~
Inducido ~)lo- Núcleo en U Balancfn
Contactos Contactos
Contactor de Contactor de Contactor de
electroimán blindado imán de núcleo inducido basculante
112
Para usar mandos con aire a presión y corriente eléctrica es necesario recurrir 4.4 Sistemas de conversión
a sistemas de conversión. El uso de convertidores permite aprovechar las electromag néticos
ventajas que ofrecen ambos medios.
En posicion normal, esta válvula está cerrada. Se trata de una válvula de 4.4.1 Electroválvula de 2/2
asiento accionada unilateralmente. El aire comprimido está conectado en 1 (P). vías de accionamiento
La corriente de aire hacia la salida 2 (A) está bloqueada por el inducido. Si la manual
bobina recibe una señal eléctrica se desplaza el inducido por efecto del campo
magnético. El aire comprimido puede entonces pasar de la entrada 1 (P) hacia
la salida 2 (A). La válvula vuelve a su posición normal por efecto del muelle
recuperador si se interrumpe la señal eléctrica.
A través de la salida 2 (A) no puede producirse la desaireación del conducto
neumático ya que no se dispone de taladro de purga de aire. El sistema
auxiliar de accionamiento manual permite que la corriente de aire comprimido
pase de 1 (P) hacia 2 (A). El inducido es desplazado hacia arriba mediante un
tornillo. Esta válvula de 2/2 vías es utilizada como unidad de bloqueo.
~
Cabeza electromagnética IPI
4>2(A)
113
4.4.2 Electroválwla de 3/2 Se trata de una válvula de asiento accionada unilateralmente y con reposición
vras de accionamiento por muelle. La válvula está cerrada en posición normal.
manual Una señal eléctrica en la bobina crea un campo magnético que desplaza al
inducido hacia arriba, separándolo de su asiento.
El aire comprimido fluye de la entrada 1 (P) hacia la salida 2 (A); el inducido
bloquea el taladro de escape 3 (R). Si desaparece el campo magnético, el
muelle vuelve a presionar al inducido sobre su asiento. De este modo se
bloquea el paso de 1 (P) hacia 2 (A) Y el aire del conducto neumático pasa de
la conexión 2 (A) hacia 3 (R). El sistema auxiliar de accionamiento manual
también permite en este caso efectuar una conmutación manual de la válvula
de 3/2 vías,
Aplicaciones: mandos con cilindros de simple efecto, control de otras válvulas,
conexión y desconexión de aire a presión en los mandos.
(R)
3
~
(PI (Al (R)
f 3
: ....
" !
. . '(~.
"
J' ~., iri'·:
114
Se trata también de una válvula de asiento con dos posibles posiciones de 4.4.3 Electroválvula de 3/2
conmutación, estando abierta en posición normal. El aire comprimido pasa de vías abierta en posición
1 (P) hacia 2 (A). La válvula conmuta por efecto de una señal electrica en la normal
bobina. El conducto 2 (A) es desaireado por la conexión 3 (R) mientras que el
inducido bloquea la conexión 1 (P).
Estas válvulas son utilizadas si es necesario que un cilindro de simple efecto
tenga su posición normal en el final de carrera delantero o si tiene que emitirse
una señal en alguna posición sin que antes se haya producido una señal
eléctrica.
~ lIPI
lIPIIRI3
~
115
4.4.4 Electroválvula de 3/2 Para evitar que las bobinas de las válvulas sean demasiado grandes pueden
vías cerrada en posición utilizarse válvulas con servopilotaje neumático. El funcionamiento de la unidad
normal (servopilotaje, respectiva es similar al de las electroválvulas de 3/2 vías descritas antes. La
accionamiento manual) diferencia estriba en el accionamiento directo del émbolo. Una señal eléctrica
tiene como consecuencia que el inducido abra el paso. El émbolo de la válvula
conmuta por efecto del aire que pasa de la conexión 1 ( P) a través del canal
de aire hacia el inducido y prosigue hacia el émbolo de la válvula. El estado de
conmutación de 1 (P) hacia 2 (A) se mantiene mientras esté aplicada la señal
eléctrica en la entrada. El accionamiento manual auxiliar permite el paso del
aire hacia el émbolo de la válvula.
Tratándose de válvulas servo pilotadas es absolutamente necesario acatar las
presiones mínimas y máximas.
¡zm¡ I[~~
lIP){RI3
Inducido
manual auxiliar
Canal de aire
l1PI-{>
116
La válvula de 4/2 vías está compuesta por 2 válvulas de 3/2 vías y tiene la 4.4.5 Electroválvula de 4/2
función de controlar un cilindro de doble efecto o de encargarse del control de vías (servopilotaje,
otras válvulas. accionamiento manual)
Una señal eléctrica tiene como consecuencia que el inducido abra el paso. El
aire comprimido que pasa por el canal de aire de prepilotaje actúa sobre los
dos émbolos de la válvula permitiendo la conmutación respectiva.
En estado de conmutación está abierto el paso entre las conexiones 1 (P) Y 4
(A); la conexión 2 (B) expulsa aire en dirección de la conexión 3 (R). Cuando
se interrumpe la señal eléctrica, ambos émbolos de la válvula vuelven a su
posición normal, con lo queda abierto el paso de 1 (P) hacia 2 (B) mientras
que la conexión 4 (A) expulsa aire por la conexión 3 (R). El accionamiento
manual permite conmutar la válvula.
* lIPIIRI3
Inducido
manual auxiliar
~~~~~~r.r= Embolo de la válvula
lIPH>
117
4.4.6 Electroválvula de 5/2 Esta válvula asume las mismas funciones que la electroválvula de 4/2 vías.
vías (servopilotaje, Simplemente s~ trata de otro' sistema constructivo. La electroválvula de 4/3 vías
accionamiento manual) es una válvula de asiento, mientras que la electroválvula de 5/2 vías es una
válvula de corredera. Una señal eléctrica provoca la conmutación del inducido.
El aire atraviesa el canal de aire en dirección del émbolo de la válvula,
conmutándolo. En el centro de la válvula está abierto el paso de 1 (P) hacia 4
(A) o hacia 2 (B) por efecto de una junta (asiento). La purga de aire se produce
de 4 (A) hacia 5 (R) o de 2 (B) hacia 3 (S).
Interrumpiendo la señal eléctrica, la válvula vuelve a su posición normal por
acción del muelle de reposición, quedando abierto el paso de 1 (P) hacia 2 (B).
4 (A)<]-
2 (B)-{>
118
Es necesario disponer de dos señales para efectuar la conmutación, al igual 4.4.7 Electroválvula de 4/2
que en la neumática. Una señal de entrada en Y1 (eléctrica) tiene como vías (impulso eléctrico
consecuencia que el émbolo de la válvula se desplace hacia la derecha en la bilateral)
Y
parte neumática. La conexión 1 (P) expulsa aire por 2 (B) la conexión 4 (A) lo
hace por 3 (R). La conmutación se produce por una breve señal (impulso) yel
émbolo de la válvula mantiene esa posición hasta que la entrada Y2 (eléctrica)
recibe una breve señal (impulso). Si la entrada Y2 recibe una señal, el émbolo
de la válvula se desplaza hacia la izquierda. De este modo se permite el paso
de aire de 1 (P) hacia 4 (A) Y la purga de aire de 2 (B) hacia 3 (R). Esta
electroválvula se encarga de convertir señales eléctricas en señales neumáticas
y, además, es capaz de memorizar dichas señales.
Es importante tener presente que predomina la primera señal que llegue.
4 2
(AlIBI
!.
119
4.4.8 Electroválvula de 5/2 Esta unidad asume las mismas funciones que la anterior. La diferencia estriba
vías (impulso eléctrico en que se trata de una válvula de asiento longitudinal y no de una de. corredera
bilateral) longitudinal. La conexión 2 (8) es aireada por separado por la conexión 3 (S).
Esta electroválvula también es una válvula con servopilotaje y accionamiento
manual auxiliar.
120
Esta combinación de válvulas está compuesta de cuatro válvulas de 2/2 vías. 4.4.9 Electroválvula de
En posición normal están cerradas todas las conexiones. Los conductos no 5/4 vías
tienen purga de aire.
La activación es eléctrica.
En su posrcion normal estas válvulas mantienen las posicrones
correspondientes de cilindros de doble efecto. Sus aplicaciones son el
posicionamiento y la parada de emergencia.
4 2
(A)(BJ
l(P)
f
121
4 2
IA1I81
rm~ll::'hllll~
SIRIISI3
11PI
4 2
IAIIBI
~~ 11:.:1 &l'1~f$
51RJ(S13
11PI
í'
11PI
122
La válvula ocupa otro estado de conmutación cuando la bobina Y2 recibe una
señal. De este modo queda abierto el paso de las conexiones 1 (P) hacia 2 (B)
Y de 4 (A) hacia 5 (R). El cilindro se desplaza en la dirección opuesta. La
interrupción de la señal en Y2 activa de inmediato la función de bloqueo. El
cilindro mantiene la posición correspondiente (estando bajo presión).
4 2
(AllB)
?
l(PI
123
4.5 Convertidor de señales Una señal neumática en la entrada X desplaza un pequeño émbolo que activa
neumático-eléctrico PE un microinterruptor. Este emisor de señales eléctricas actúa alternativamente
como interruptor normalmente cerrado o abierto o como conmutador. Al
interrumpir la señal de entrada en X el émbolo vuelve a su posición normal por
acción de un muelle, con lo que queda libre el emisor de señales eléctricas. El
margen de presiones abarca desde 0,8 bar hasta 10 bar.
Embolo
x
Microinterruptor
(conmutador)
•x
El margen de presiones abarca desde 1,5 bar hasta 8 bar.
124
Con la unidad que se muestra en esta pagina pueden convertirse señales 4.6 Convertidor de señales
neumáticas en señales eléctricas en un sistema de baja presión. Un actuador neumático-eléctrico PE
de mando neumático actúa sobre un microinterruptor que funciona alterna- para sistemas de
tivamente como interruptor normalmente abierto o cerrado. baja presión
El actuador de mando neumático funciona de la siguiente manera:
El aire comprimido (de baja presión de 0,1 hasta 0,25 bar) entra por la
conexión 1 (P). El aire sale al exterior a través de la salida de evacuación 3 (r).
Si la entrada X recibe una señal neumática una lámina es desplazada hacia
arriba, con lo que se bloquea el paso de 1 (P) hacia 3 (R). Ello significa que el
aire a presión proveniente de 1 (P) actúa sobre la membrana, la que a su vez
actúa sobre el interruptor.
Este mantiene su posición mientras que la señal de entrada continúe en X. El
margen de respuesta de la señal en X es de 0,5 mbar hasta 250 mbar. El
consumo de aire constante en estado normal es de 0,7 hasta 2 l/rnin.
3
Evacuación de aire
Lámina
l(P)
Membrana
Microinterruptor
1(~~
2 4
125
4.7 Convertidor de señales Este interruptor regulable neurnáticarnente (por presión) tiene la función de
neumático-eléctrico convertir señales neumáticas en señales eléctricas.
(presostato) Si la entrada X recibe una señal, la membrana actúa sobre un empujador. No
obstante, ello solo ocurre si la presión en la entrada X es mayor a la fuerza que
se haya ajustado en el muelle.
Dicho ajuste se efectúa mediante un tornillo. Si la presión es mayor que la
fuerza del muelle, una palanca actúa sobre un microinterruptor conmutador. La
señal eléctrica ~e salida se mantiene mientras que la señal de entrada en X
tenga la presión necesaria.
2 4
126
Capítulo 5
Normas de seguridad
127
La Federación de Electrotécnicos Alemanes (VDE) ha establecido diversas
normas de seguridad. Estas normas se clasifican de la siguiente manera:
Prescripciones
Reglas
Recomendaciones
Reglas Estas son normas que deberían acatarse para garantizar la fiabilidad de los
equipos técnicos.
Las normas VDE VDE 0100 Medidas de seguridad para evitar contactos con tensiones
(prescripciones de carácter demasiado elevadas.
obligatorio) más importantes VDE 0113 Normas referidas al equipamiento eléctrico de máquinas con
son las siguientes tensiones nominales de hasta 1000 V.
VDE 40050 Tipos de protección de elementos operativos.
128
Las partes de un equipo que se encuentran bajo tensión eléctrica suelen estar 5.1 VOE 0100 Medidas de pro-
protegidas mediante aislamiento para evitar contactos involuntarios. Si el tección para evitar con-
aislamiento está dañado es posible que se produzcan contactos peligrosos con tactos con alta tensión
los cuerpos metálicos de los equipos respectivos. Tensiones superiores a 65 V
son peligrosas para el ser humano (para animales a partir de 24 V).
La norma VDE establece que los equipos con más de 65 V a tierra deberán
estar provistos de las medidas de seguridad que se explican a continuación.
Un aislamiento protector recubre todas las piezas eléctricas que están al 5.1.1 Aislamiento protector
alcance del ser humano. Los elementos en cuestión pueden estar recubiertos
de un cuerpo de plástico resistente a golpes o bien pueden estar concebidos
de tal manera que las partes eléctricas estén encapsuladas y aisladas de su
entorno metálico mediante elementos de aislamiento incorporados.
Cuerpo de
material aislante
Interruptor
Aislamiento entre
Empuñadura
motor y engranaje.
Interruptor
encapsulado
con material
aislante
129
5.1.2 Bajo voHaje de Se trata de una reducción de la tensión hasta valores de =42 V (tratándose de
protección juguetes, dicha.tensión es dé =24 V).
El bajo voltaje de protección se obtiene mediante transformadores o elementos
galvánicos. Muchos mandos eléctricos o electrónicos funcionan con tensiones
de = 24V. No obstante, no cumplen con los requisitos exigidos de un bajo
voltaje de protección ya que muchas veces las piezas respectivas de las
máquinas en cuestión están conectadas a la red de 24 V- del mando. Esta
conexión suele ser necesaria para que en casos de averías no se produzcan
conmutaciones equivocadas de las máquinas. En muchas ocasiones hay
también piezas de las máquinas que están conectadas al conductor de
protección de la red de 220/380 V-o En esos casos están separadas
galvánicamente la corriente de alta intensidad y el circuito de baja tensión.
Transformador
/L ._.'
para
lA~. I
'
baja tensión I /.
Rectificador para I
baja tensión '
L.
N p
,._.---;
:: I l------u
L~.~._j
_.--_. __ .___j ®\
Transformador
130
Para efectuar la conexión a neutro es necesario que la red cuente con un 5.1.4 Conexión a neutro
punto de conexión en estrella puesta a tierra y con un conductor de protección
conectado a dicho punto.
Si se produce un contacto entre el cuerpo y el aparato o equipo eléctrico se
provoca un cortocircuito, con lo que son activadas las unidades protectoras
contra sobretensión.
3/Mp ......
50Hz J80/220V
~--""r---r==+----------------~--------------L1
~ __~"~ __~==~ -r~ L2
~--~ ..~--t=~T---~-----------r-+~~---------L3
I r t:
I I
I
: I
_l
RS
La protección por puesta a tierra transforma un contacto con el cuerpo en un 5.1.5 Puesta a tierra
cortocircuito. La corriente de defecto conducida por la conexión a tierra activa
las unidades protectoras contra sobretensión.
3x380/220V
r-~""~~F=~~~~-----------------------------L1
~--~"~--t===~--+-~---------------------------L2
~--~"~--F===~--+-~~----------~-------------L3
._.---¡-._. .----.--+- -----1T>-- . - N
I '-'!T'l
I '
I I '
I .. I
.-+------+--0 I
I
131
5.1.6 Sistema ,de conduc- En este tipo de protección, todas las partes de un equipo que pueden entrar en
tores de protección contacto con el cuerpo humano están conectadas entre s! mediante conductos
de protección y, además, están conectadas a tierra. Este sistema de protección
es admisible solo en determinados tipos de equipos.
5.1.7 Circuito de protección En caso de producirse un contacto con el cuerpo humano, el circuito de
por desconexión de protección por desconexión de corriente de defecto provoca una desconexión
tensión de defecto inmediata (0,1 segundos) de todos los polos de la unidad de trabajo. La
tensión de defecto llega a un interruptor de seguridad que está acoplado entre
la unidad consumidora y la conexión auxiliar a tierra.
L1
L2---
L3 -------------------------+---f---+----
I
-r
~.
)- -- ---o--+--t-+--+--->
Unea de seguridad
132
En caso de producirse un contacto con el cuerpo humano, el circuito de 5.1.8 Circuito de protección
protección por desconexión de corriente de defecto provoca una desconexión por desconexión de
inmediata (0,2 segundos) de todos los polos de la unidad de trabajo. Esta corriente de defecto
protección por desconexión de corriente de defecto es una medida de
seguridad relativamente fiable y puede incluirse en muchos tipos de mandos.
Interruptor de seguridad
133
5.2 VDE 0113 y DIN 57 113 Normas para el equipamiento eléctrico de máquinas de mecanizado y
procesamiento con tensiones de alimentación de hasta 1000 V. Estas normas
son muy expHcitas y se refieren al equipamiento eléctrico de máquinas aisladas
fijas y móviles y de máquinas incluidas en cadenas de fabricación y sistemas
de transporte. A continuación nos limitaremos a comentar las normas más
importantes para el montaje de mandos.
5.3 Paro de emergencia En caso de peligro tiene que poder pararse la máquina inmediatamente e
e interruptor principal interrumpirse la conexión de todo el equipo y la red eléctrica. Al respecto
deberá considerarse lo siguiente:
6. El elemento que activa el paro de emergencia deberá ser de color rojo vivo.
La superficie debajo de dicho elemento deberá ser de color amarillo para que
se produzca un contraste entre los colores.
134
Ejemplos de unidades de control: 5.4 Unidades de control,
Detectores de final de carrera, limitadores de carrera, sensores con unidades de mando e
convertidor, electroválvulas. indicadores
135
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136
Color Estado operativo previsto Colores de pulsadores
Orden
137
Colores recomendados para Ejemplos de
testigos luminosos Color y Significado del Función del
aplicación y
aplicación luminoso pulsador
observaciones
138
En los grupos, elementos o sistemas eléctricos sobre las máquinas y las 5.5 Circuitos eléctricos
instalaciones, los sistemas de control se consideran circuitos eléctricos secundarios y disposi-
secundarios. Las conexiones de tierra, esto es las conexiones de masa, nunca tivos de bloqueo
han de producir un arranque involuntario de la máquina ni impedir la
interrupción de la operación de ésta. Esto puede realizarse, por ejemplo,
conectando unilateralmente a tierra el circuito eléctrico secundario o el sistema
de control. Una conexión a tierra por el lado de tensión del mando produce la
excitación del elemento de protección contra sobrecarga previo y elimina la
tensión en el circuito eléctrico secundario.
Si además se tiene en cuenta la regla según la cual el sistema de mando ha de
ponerse en funcionamiento siempre alimentándole la tensión precisa, I nos
damos cuenta de que la conexión a tierra de la máquina impide
necesariamente la puesta en funcionamiento involuntaria de la misma.
Se conoce que las medidas de protección, la conexión a neutro y el circuito de
protección, en los sistemas de mando de máquinas casi siempre son la
solución más fácil de realizar. Si por cualquier circunstancia se exigiera que el
circuito eléctrico secundario o el circuito eléctrico de mando no tuviesen que
estar conectados a tierra unilateralmente, el circuito secundario sin conexión a
tierra ha de estar dotado de un sistema de control del aislamiento con arreglo a
la norma VDE 100/5.73. Para el equipamiento eléctrico, cuyos circuitos
eléctricos de mando incorporaran más de 5 bobinas electromagnéticas
(contactores, relés, válvulas, etc.) es recomendable utilizar un transformador
especial de mando para la alimentación.
Este transformador de mando especial se conecta detrás del interruptor
principal, preferiblemente entre dos conducciones externas de la red de
corriente trifásica. Esta solución mejora también los niveles de seguridad al
producirse un fallo de fase.
Los circuitos eléctricos de mando que operaran sin el transformador de mando
se incorporan entre la conducción externa y la conducción intermedia.
Aquellas operaciones que no debieran realizarse simultáneamente (por
ejemplo, circuito contactor inversor) tienen que estar bloqueadas una respecto
a la otra.
El ciclo operativo individual no deberá iniciarse si no se cumplen antes todas
las exigencias de seguridad del personal de operación y de la máquina.
Cuando se trate de sistemas de mando para cuya operación se precise de las
dos manos, ello no deberá realizarse solamente con un enlace en Y.
En este caso, el circuito ha de estar dotado de elementos temporizadores que
aseguren que ambos (o, en su caso, más de dos elementos) pulsadores han
de apretarse al mismo tiempo. Esta solución "bimanual" de seguridad ha de ser
lo suficientemente "inteligente" para impedir que el sistema funcione
bloqueando (con una cinta adhesiva, p. ej.) uno de los dos pulsadores. Las
máquinas con un ciclo controlado automáticamente deben estar dotadas de un
sistema de control manual o de un sistema de accionamiento simple a
pulsación para fines de comprobación, ajuste o puesta a punto.
En operación controlada automáticamente, los transmisores de instrucciones
para el control manual tienen que estar desactivados. De la misma forma, en
operación manual ha de quedar excluida la posibilidad de un arranque automá-
tico.
Las normas DIN 57113NDE 0113 especifican otros aspectos referentes a los
sistemas eléctricos en máquinas.
139
5.6 DIN 40050, Protección Esta norma explica cómo proteger al personal contra accidentes por contacto
de sistemas mecánicos con elementos de tensión eléctrica o elementos mecánicos incorporados en
eléctricos cajas. Además, esta norma se refiere también a cómo proteger a los equipos
mecánicos contra la infiltración de cuerpos extraños sólidos y de agua.
5.7 Especificación del tipo La especificación del tipo de protección se compone siempre en primer lugar
de protección de las dos mayúsculas IP (para International Protection) y de dos dígitos para
el grado de protección.
Por lo que se refiere a los dos dígitos, el primero de ellos indica el grado de
protección contra infiltración de cuerpos extraños y contra contactos físicos; el
segundo dígito especifica el grado de protección contra la infiltración de agua.
La tabla I indica el nivel de protección especificado con el primer dígito, y la
tabla II especifica el nivel de protección referente al segundo dígito.
Ejemplo: I P 2 1
Este ejemplo significa que el equipo está protegido contra contactos táctiles en
los elementos de tensión o los elementos mecánicos interiores, así como
contra la penetración de cuerpos extraños con más de 12 mm de diámetro y
contra la precipitación vertical de gotas de agua.
140
Grado de protección
Primer
dígito Denominación Explicación
141
Protección contra agua Tabla 11
Grado de protección
Segundo
dfgito Denominación Explicación
142
Capítulo 6
Bases de la neumática
143
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6.1 Propiedades del Puede que sea sorprendente que la neumática se haya difundido tan
aire comprimido rápidamente y en tan poco tiempo. Este fenómeno se debe, entre otras cosas,
a que en ciertos problemas de automatización es más sencillo y más
económico utilizar el aire que ningún otro fluido.
La neumática tiene las siguientes ventajas:
Montaje: Los elementos de trabajo son fáciles de montar, por lo que los
sistemas neumáticos no son costosos.
144
Para delimitar con precrsion los posibles campos de aplicación de la
neumática, es preciso conocer también sus desventajas:
La superficie del globo terrestre está cubierta por una capa de aire. Se trata de 6.2 Bases físicas
una mezcla de gases indispensable para la vida cuya composición es la
siguiente:
145
Unidades
Unidades y nombres
Intensidad
Iv candela (cd)
luminosa
Cantidad de
n Mol (mol)
materia
Unidades derivadas
Unidades derivadas y nombres
1N=~g~
s
Superficie a metros cuadrados (m2) metros cuadrados (m2)
Volumen V metros cúbicos (m3) metros cúbicos (m3)
Caudal
V (Q) (m3/s) (m3/s)
Bar (bar)
1 Bar = 105 Pa =
100 kPa (102 kPa)
146
Para estas magnitudes existen valores de conversión entre los dos sistemas de
unidades:
1
Masa 1 kg = 9,81
Fuerza 1 kp = 9,81 N
Tratándose de cálculos aproximados, puede aplicarse la
siguiente equivalencia: 1 kp = 10 N
1. Atmósfera (at)
(presión absoluta en el sistema de unidades técnico)
1 at = 1 kp/cm2 = 0,981 bar (98,1 kp)
2. Pascal, Pa
Bar, bar
(presión absoluta en el sistema internacional de unidades)
1 Pa
=rrr= 1N 10-5 bar
5
10 N
1 bar = -----=z- = 1O~ Pa = 1,02 at
m
4. mm de columna de agua, mm CA
10000 mm CA = 1 at = 0,981 bar (98,1 kPa)
5. mm de columna de mercurio, mm Hg
(equivalente a la unidad de presión Torr)
1 mm Hg = 1 Torr
1 at = 736 Torr, 100 kPa (1 bar) = 750 Torr
147
aá~$ d~ Ji h~timit¡Bi: .
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Pi.ij~Ptlº
6.3 Acondicionamiento
del aire
6.3.1 Impurezas En la práctica existen diversos casos en los que es importante que el aire
cumpla con determinados requisitos. En muchos casos, las impurezas
causadas por partículas de suciedad u óxido, por restos de aceites de engrase
y por humedad, provocan problemas en los sistemas neumáticos e incluso la
destrucción de los elementos neumáticos. En el separador incorporado detrás
del refrigerador posterior se elimina el condensado. La separación fina, el filtra-
do y demás formas de acondicionamiento del aire se realizan en las
inmediaciones del elemento de trabajo. La humedad es un factor que merece
especial importancia. El agua (la humedad) entra en la red neumática con el
aire aspirado por el compresor La cantidad de humedad es determinada
principalmente por la humedad relativa del medio la que, por su parte, depende
de la temperatura del medio ambiente y de las condiciones climáticas.
3
La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en 1 m de aire.
La cantidad de saturación es aquella cantidad de agua que puede absorber
1 m3 a la temperatura respectiva. En ese caso, la humedad relativa es de 100%
(temperatura de punto de condensación).
humedad absoluta
humedad relativa = 100 %
cantidad de saturación
Ejemplo:
Siendo el punto de condensación igual a 293 K (20°C), el contenido de agua de
1 m3 de aire es de 17,3 gramos.
Métodos:
• Secado del aire aspirado
• Secado por frío
148
Curva del punto de
condensación
91m3
50 o
V
/~
10O
,_,_ L
5
3O
t 2
O
Contenido 1
,_ /
de agua la It
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5
1
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2
1/
1 l/
0,5
o,3 I
o,2 I
J
I
O,1
-40 -20 O 20 40 60 80 100 -c
233 253 273 293 313 333 353 373 K
Temperatura ...
149
6.3.2 Filtro de aire El filtro de aire comprimido tiene la función de eliminar cualquier impureza y
comprimido con válvula agua condensada.
reguladora de presión Para que el aire comprimido pueda ingresar en la copa del filtro (1) tiene que
pasar a través de las ranuras de la chapa guía (2). D e este modo se produce
una rotación del aire comprimido. Los líquidos y las partículas de impurezas de
mayor tamaño son expulsadas por efecto de la fuerza centrífuga y se acumulan
en la parte inferior de la copa del filtro. A continuación, el aire comprimido es
filtrado en el filtro de material sinterizado (4) (amplitud media de los poros =
40 ,um), en el que se eliminan más partículas de impurezas.
Es recomendable cambiar o limpiar el filtro de vez en cuando, dependiendo del
grado de suciedad del aire comprimido que se use. El aire limpio fluye hacia el
aceite a través de la válvula reguladora de presión y, desde ahí, hacia la unidad
de trabajo.
El condensado acumulado en la parte inferior de la copa (1) tiene que ser
evacuado por medio de la válvula de purga (3) cuando alcance el nivel
máximo. Si las candidades de condensado fuesen considerables, es
recomendable utilizar un sistema automático de purga de agua.
Funcionamiento de la purga El agua condensada es evacuado a través del filtro. De vez en cuandc deberá
automática de agua vaciarse el depósito, puesto que de lo contrario es factible que el anua sea
arrastrada por el aire comprimido y llegue hasta las unidades de trabajo. En la
siguiente página se muestra un dispositido de purga automático.
El condensado proveniente del filtro llega a la cámara del flotador (3) a través
del tubo de conexión (1). Al aumentar la cantidad del condensado sube el
flotador (2). Cuando éste llega a determinada altura actúa sobre una palanca
que abre una tobera (10). El taladro (9) permite el paso del aire comprimido a
la otra cámara, lo que tiene como consecuencia que la membrana (6) ejerza
una presión sobre la válvula de purga (4). La válvula de purga (4) se abre, con
lo que el condensado puede evacuar a través del taladro (7). Al bajar el nivel
de condensado, la membrana (2) vuelve a cerrarse la tobera (10). El aire
restante evacúa al exterior a través de la tobera (5). El vástago (8) permite
purgar manualmente.
150
Filtro con válvula reguladora Purga automática de agua
4 - ---
~-
1-
"
f
f
{
7
I
~ "
151
6.3.3 Unidad combinada Esta unidad de mantenimiento es una combinación de los siguientes
de mantenimiento elementos:
Unidad de mantenimiento
J. _
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.-
152
•.:.::•:..•::.::.:
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"""",,:::::::::::::::.... ":::::::::::::::,, ::.:::.::::::;;::::;:.::.;::'::;:::::::::,F~~xJtt::::::::;;;:;:::; -:....
Aspectos a considerar:
3
1. El tamaño de la unidad depende del paso total de aire expresado en m /h.
Si el paso de aire es demasiado pequeño disminuye considerablemente la
presión en las unidades de trabajo. En consecuencia deberían considerarse
los valores indicados por el fabricante.
i-------l
1
153
154
Capítulo 7
Elementos neumáticos
155
7.1 Elementos neumáticos En muchos casos es sumamente complicado generar un movimiento linea! con
de funcionamiento lineal elementos mecánicos accionados por motores eléctricos.
(cilindros)
Cilindros de simple efecto Los cilindros de simple efecto son accionados unilateralmente por medio de
aire comprimido. Estos cilindros solo pueden efectuar trabajos en un sentido.
En consecuencia, solamente se necesita aire para un sentido del movimiento.
El movimiento del cilindro en sentido contrario se efectúa con un muelle o
mediante alguna fuerza externa. La fuerza del muelle incorporado tiene que ser
capaz de poner al cilindro en su posición normal con la suficiente velocidad. La
carrera de los cilindros de simple efecto con muelle incorporado está limitada
tan solo por la longitud de la camisa del cilindro.
En consecuencia, existen cilindros de simple efecto de hasta aproximadamente
100 mm. Estas unidades de trabajo son utilizadas especialmente para sujetar,
expulsar, prensar, elevar, alimentar etc ..
156
Las juntas son de materiales flexibles (perbunán) embebidas en un émbolo de Cilindros de émbolo
plástico o de metal. Durante los movimientos, las juntas se deslizan sobre la
superficie interior de la camisa del cilindro. En la versión que muestra el
segundo esquema, la carrera de trabajo está a cargo del muelle mientras que
el retroceso se efectúa con aire comprimido.
Aplicación: frenos de camión
Ventaja: efecto de frenada incluso en casos de interrupción de la alimentación
de energía.
11 ~x tí fí
0/'1\1\1 tí ~
VVVv
I
Tratándose de cilindros de doble efecto, los movimientos en ambos sentidos se Cilindros de doble efecto
producen por efecto del aire comprimido. Tanto el movimiento de avance
como el de retroceso tienen una fuerza determinada. Los cilindros de doble
efecto se aplican especialmente en aquellos casos en los que es necesario que
la fuerza de trabajo actúe en ambos sentidos. En principio la carrera de estos
cilindros es ilimitada, aunque deberá tomarse en cuenta el posible pandeo
o flexión del vástago durante el movimiento de avance. En estos cilindros
también se utilizan juntas de labios y membranas.
Ul=-¿
157
7.1.1 Cálculo de los paráme- Las fuerzas de los cilindros dependen de la presión del aire, de la superficie
tros de los cilindros de aplicación de la carga sobre el émbolo y del coeficiente de fricción de los
elementos de estanqueidad (y, además, de la fuerza de los muelles en el caso
de los cilindros de simple efecto).
P1 . V = P2· VZ
158
Cilindros de simple efecto 7.1.2 Ejemplos de cálculos
Conversión: 1 mm = 10-3 m
1 bar = 105 Pa
Fn = A . P - (FR + FF)
D2n D2n D2n
Fn = -4- . P - (-4- . P . 0,1 + -4- . P . 0,05)
(63 -3)2
Fn . 10 . n . 6 . 105
= 0,85 . 4
Fn = 1589 N
Consumo de aire
Boyle-Mariott:
P1 . V = P2 . Vz
P1 presión normal 1 bar
V cantidad necesaria de aire
P2 presión absoluta = sobrepresión + presión normal 7 bar
Vz cilindro en estado de final de carrera
Pl . V = P2 . Vz
V = P2' Vz
Pl
(0,063 [mf .n
V = 7 [bar] . 0,1 [m] . 4
1 [bar]
V = 0,002182 m3 = 2 . 10-3 m3
159
Velocidad del émbolo
D2.n;
Fnv = A . P . - FR = A . P - 0,1 Ap = 0,9 -4- . P
D2.n; D2.n;
FnR = 0,9 A . P - AST . P = 0,9 -4- . P - -4- . P
FnR = 1106 N
160
Consumo de aire
p: . V 1 = P2 . VZv
P2 . VZv
Pl
Vl = 2,182' 1O-3m3
Pl . V2 = P2 . VZR
(D2][ d2][)
P2 . H . (4 4 )
Pl
161
7.2 Válvulas
7.2.1 Generalidades Los mandos neumáticos están compuestos por elementos señalizadores,
elementos de control y unidades de trabajo. Los elementos señalizadores y de
control inciden sobre el ciclo de las unidades de trabajo. Dichos elementos son
denominados válvulas. Las válvulas son unidades para controlar o regular el
arranque, el paro, la dirección, la presión y el paso del medio proveniente de
una bomba o de un acumulador. El concepto de válvula es genérico y, en
concordancia con el uso del concepto a nivel internacional, se aplica a
cualqulertlpo constructivo, ya sean válvulas de corredera, de bola, de plato,
grifos etc..
Tal es la definición establecida por la norma DIN / ISO 1219 en concordancia
con una recomendación del CETOP (Comité Europeo de Transmisiones
Oleo-hidráulicas y Neumáticas). Según dicha norma, las válvulas son
clasificadas en 5 grupos:
1. Válvulas de veas
2. Válvulas de cierre
3. Válvulas limitadoras y reguladoras de presión
4. Válvulas reguladoras de caudal
5. Uaves de paso
7.2.2Válvulas de vías Las válvulas de vías inciden en la dirección del flujo de aire, especialmente en
las funciones de arranque, parada y paso.
Representación de las válvulas En los esquemas se utilizan símbolos que representan las válvulas. Estos
símbolos no ofrecen información alguna sobre su construcción, sino que más
bien solamente muestran la función que asume la válvula respectiva.
Las posiciones de conmutación de las válvulas son representadas por un
cuadrado:
La cantidad de los cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de
una válvula.
En el interior de los cuadrados se indica la función y el efecto de la válvula. Las
conexiones son indicadas mediante líneas y las flechas muestran la dirección
del flujo.
Los bloqueos se marcan con líneas transversales dentro de los cuadrados.
Las conexiones entre conductos están indicadas con puntos.
Las conexiones (de alimentación y retorno) se incluyen en los cuadrados que
muestran la posición normal o inicial.
Las otras posiciones se obtienen desplazando los cuadrados hasta que
coincidan los conductos con las conexiones.
Las posiciones de conmutación pueden estar indicadas con las letras
minúsculas a, b, e ... y con O.
Si la válvula tiene tres posiciones, la intermedia es la normal.
162
Tratándose de válvulas con muelle de retorno, la posición normal es aquella en
la que las partes móviles de la válvula asumen una posición determinada si la
válvula no está conectada.
La posición inicial es aquella que asumen las partes móviles de la válvula
cuando ésta está acoplada a un sistema en el que está conectada la presión
de la red o la tensión eléctrica. El programa de maniobras empieza en la
posición inicial.
Las conexiones están marcadas con letras mayúsculas para facilitar la correcta
identificacion de las conexiones en válvulas.
2
posición intermedia
Válvula de 3/3 vías
bloqueada
ILI,~tl'\ I
163
,-,
~
Ejefilento~ beül'llátiBóS
.......................... ' - ; ;.;-:<::::::-:-: . ) .•...•.. •.F.•..••.
·•~.•.·s. .··.··.l
.• ·.·.J.d.••·.•·.•.a.·.·.··.P.·.t.l.Si
?••••..•.••••..••.••...•..•..•.•..•......•......•...•.•••.
·.(>.· •. ••· .•••. D.· •. · •.
1 conducto entrada
Válvula de 4/2 vías de aire
2 conductos de salida
de aire
aU1 1 3
II~~lxl
I
I Válvula de 4/3 vías posición intermedia
I bloqueada 1I 1 3
l, -
i En posición intermedia
Válvula de 4/3 vías salida de aire en A y B;
posición de ajuste ® 1 3
I
!
rmm 513
I I I
Ejempio
164
Según la aplicación es factible equipar a las válvulas con los más diversos tipos 7.2.3 Accionamiento de las
de accionamiento. Los sírnbolos que se refieren a los accionamientos se válvulas
dibujan lateral y horizontalmente junto a los cuadrados.
Fe
2. Accionamiento mecánico
Pulsador
-i
Muelle
MC
Rodillo
~
165
3. Accionamiento eléctrico
Disminución de la presión
~
Presión diferencial
-C~
-Accionamiento indirecto
5. Accionamiento combinado
166
Ejemplo 1:
Ejemplo 2:
1. Accionamiento constante
Accionamiento ininterrumpido de la válvula, ya sea manual, mecánico,
neumático o eléctrico, ininterrumpido hasta la reposición. La reposición
puede ser manual o por efecto de un muelle.
167
7.2.4 Símbolos neumáticos
0=
según DIN/ISO 1219 y
Compresor
símbolos especiales
no normalizados
Transformación de energía
Bomba a vacío
0=
Motor neumático de accionamiento
un solo sentido de flujo
constante con
()=
Motor neumático de accionamiento constante con
dos sentidos de flujo
~
168
Cilindro de simple efecto y recuperación por fuerza
externa
11 ~
I
_" --
169
7.2.5 Control y regulación
de energfa
Válvula de 2/2 vfas Posición normal cerrada
Válvulas de vías
~ 1
2
Válvula de 3/3 vfas Posición intermedia cerrada
If II,~tl~J
Válvula de 4/2 vías
~ 1 3
4 2
Válvula de 4/3 vfas Posición intermedia cerrada
U II~~IXI
1 3
170
Válvula de 5/3 vías
Posición intermedia cerrada
IAlr~!lw
513
Válvulas de cierre
Válvula selectora
~
J
Válvula de descarga rápida de aire
~' 3
171
Válvulas reguladoras de presión
1--- rr-~+--'
2
Válvula de estrangulamiento
regulable
no ---
--
Válvula de diafragma V
A
Válvula de estrangulamiento
accionamiento manual
regulable;
9Q ~ ,
*
"
accionamiento mecánico con muelle <,
de recuperación "-
-, ~
172
Uaves de paso
I~I
con válvula de antirretorno en
Válvula de estrangulamiento y antirretorno, regulable paralelo
Fuente de energía O
Conducto de trabajo
Conducto flexible
~
Conducto eléctrico ~
+ -L
173
Cruce de conductos
+ ~-
Purga de aire
__:¡:_
Filtro
- -0-
Purga de E ccionamiento manual
-y
Purga automática
--
-y
Filtro con purga automática
T
Secador
V
Lubricador
Refrigerador
-+
175
Accionamiento de
elementos mecánicos
Eje con giro en una dirección
~
=+=
Retención con fiador y muesca
~
Tipos de accionamiento
Accionamiento físico
Símbolo básico
~
Pulsador
~
Palanca
Fe
176
Accionamiento mecánico
Empujador o palpador
c:C
Muelle
MC
Rodillo
eL
Rodillo escamoteable con efecto en una sola
dirección ~
Accionamiento eléctrico
Sistema electromagnético
un arrollamiento activo
con
-r
Sistema electromagnético con 2 arrollamientos
que actúan en sentidos opuestos «..
Motor eléctrico de giro contínuo
®fe
Motor posicionador eléctrico
€Yfc
177
Accionamiento por presión
178
Accionamiento combinado
Símbolo general
179
7.2.7 Elemento,s
complementarios
Manómetro
Manómetro diferencial
Amplificador Amplificador
(por ejemplo de 0,5 mbar a 100 mbar) ~
Q
Amplificador de caudal
Neumático-Eléctrico 14
~ 4
180
Contadores
Contador de sustracción
~ O
Contador diferencial
~
14 10
Contador de adición
~ 10
Termómetro
cp
Caudalímetro (caudal)
-0-
Contador totalizador (volumen) --@-
Contacto eléctrico por presión
_!~
2 4
181
Sensor de presión
Sensor de temperatura
Sensor de caudal
--v--
Indicador
-0
7.2.8 Interruptores de
contacto / Simbolos
Detector réflex
especiales
Elementos de ~
conmutación (Sin norma)
182
Capítulo 8
Símbolos eléctricos
183
8.1 Símbolos de interrup-
tores según DIN 40900
(marzo de 1988)
Elementos de
interrupción / conmutación
Activador; interruptor normalmente abierto
~ ~
Interruptores / conmutadores
especiales
~nterruPtor normalmente abierto
(sin recuperación automática)
184
I I
J-------~
Interruptor normalmente
abierto 1 cierra antes que 2
Interruptor normalmente
cerrado 1 abre antes que 2
,(-----J
Conmutador sin interrupción I
conmutador secuencial
7
Interruptor gemelo normalmente abierto ~u
Contacto pasajero
contacto en ambas direcciones
Contacto pasajero
contacto solo en dirección de la flecha
~ ~
185
Interruptores con retardo
4'
de contacto o de interrupción
de contacto Interruptor normalmente cerrado; abre con retardo
'+< ~
~ i
Interruptor normalmente abierto; abre con retardo
+ ~
Interruptores con
I
accionamiento Pulsador con interruptor normalmente abierto;
accionamiento manual; símbolo general
f-l
Pulsador con interruptor normalmente abierto;
I
accionamiento manual presionando
E\
Interruptor normalmente cerrado;
accionamiento manual tirando ~v-{
I
186
Accionamiento por balancín }-- -
0---
187
Accionamientos electromecá-
nicos y electromagnéticos Accionamiento, símbolo general,
p.ej. relé, contactor electromagnético ~
188
Accionamiento electromecánico con dos
arrollamientos de efecto opuesto ~
Relé térmico
cp
189
Accionamientos electromecá-
nicos para relés y contactores Accionamiento electromecánico con
electromagnéticos retardo a la conexión ~
Relé de apoyo
~
Relé de c.a.
s:!==J
Accionamiento electromecánico con
dos posiciones activas $
Accionamiento electromecánico con dos posiciones
activas; sfmbolo alternativo
9-v-
Accionamiento electromecánico excitado
~~
190
Interruptor normalmente abierto
con recuperación automática, en
estado de excitación
11 (
I I I ~
Contactar electromagnético o relé
con cuatro contactos normalmente
abiertos y uno normalmente cerrado
9--)-)-1-
1I111~
Contactar electromagnético
_.
~v---\-
I
Relé de impulsos de corriente I
cp---v--~
__ o
Relé biestable
c?-y-~~-~~9
I
Relé intermitente
tm:?--\
I I I
Relé con accionamiento
relé temporizador
retardado
~--T-1-l ~
I I I
Relé con desconexión retardada
relé temporizador
-=?--Y-1-l
191
Relé temporizador;
UI
Q---rl1
el contacto normalmente cerrado abre y
cierra sin retardo; los contactos
normalmente abiertos cierran con retardo
Relé temporizador;
un contacto normalmente cerrado abre y
cierra sin retardo, un contacto
normalmente cerrado abre con retardo,
el contacto normalmente abierto cierra
con retardo
~--------------------------------+----------------------------
Válvula de accionamiento
electromagnético
Electroválvula abierta
Acoplamiento de accionamiento
electromagnético, acoplado -o-
Imán de elevación
Imán giratorio
192
8.2 Transformadores según
Alternatlvas'"
DIN 40714
Bobina de inductancia
~ ~
Transformador con ~
2 devanados separados
~
~
Transformador con 3 devanados
separados
Transformador económico
H
Bobina de inductancia de
regulación contfnua ~
Transformador de regulación
escalonada
~
193
8.3 Testigos, indicadores
y alarmas según
DIN 40708
Testigos luminosos
Sfmbolo general, en especial bombilla
,$
Idem, intermitente
~
Bocina
Sfmbolo general
Sirena
I Símbolo general
194
8.4 Tipos de tensión y de
corriente, tipos de 'con-
mutación DIN 40710
Tensión, corriente
Corriente contínua
Símbolo general
Corriente alterna
Símbolo general rv
Con indicación de la frecuencia f'.....)
_ ..
Impulsos eléctrico
Impulsos de corriente ...JL
Impulso inductivo
.J\.r
Tipos generales de
Conexión en serie
I conexión
I
Conexión en paralelo
11
Conexión en puente
<L>
Sistema de corriente trifásica
Conexión en triángulo
Conexión en estrella y
195
8.5 Líneas y conexiones
DIN 40711
Líneas
(incluyendo cables
y segmentes) Línea en general Relación de la longitud
de la línea 3:1
Conexiones de líneas
-t
Conexión fija
+ -L
196
8.6 Instrumentos de medición
DIN 40716
Instrumento de medición, símbolo general sin
indicación de la magnitud medida ~
------
8
®
Medidor de tensión para tensión de corriente
. contínua y alterna
197
8.8 Letras de identificación Identifi- Tipo de elemento / Ejemplos
del tipo de elemento cación
operacional DIN 40719
Parte 2 üunio de 1978)
A Grupos de elementos, grupos parciales
Amplificadores* con válvulas o transistores, amplificadores
electromagnéticos*, láser, maser, combinación de aparatos, grupos
de elementos y grupos parciales de elementos que conforman una
unidad constructiva y que no pueden ser clasificados
especfficamente en una de las demás letras de identificación, tales
como tarjetas, bastidores, elementos incorporados, placas
enchufables, módulos, unidades de mando locales etc..
S Convertidores de magnitudes no eléctricas a magnitudes
eléctricas o viceversa
Sensores termoeléctricos, termo-células, células fotoeléctricas,
dinamómetros, convertidores de cristal, micrófonos, grabadoras,
altavoces, emisor de campo giratorio, sincros, convertidores de
medición, elementos térmicos, termómetro de resistencia,
fotorresistencias, cajas de medición de presión, cajas de medición
de dilatación, bandas extensométricas, transmisores piezoeléctricos,
transmisores de revoluciones, transmisores de velocidad, emisores
de impulsos, alternadores tacométricos, convertidores digitales de
trayectos y ángulos, iniciadores de proximidad, sondas Hall,
transmisores de presión, cantidad, densidad, nivel, temperatura.
C Condensadores
D Elementos binarios, sistemas de retardo
Unidad de memoria, elementos combinados, conductos de retardo,
elementos biestables, elementos monoestables, memorias de
núcleos, registros generales, aparatos con memoria en cintas
magnéticas, memorias en discos, equipos con técnica de control,
mando y cálculo binario y digital, circuitos integrados con funciones
binarias y digitales, retardadores, bloqueadores de señales,
elementos temporizadores, funciones de almacenamiento y memoria
como p.ej. memorias de tambor y de cintas magnéticas, registros de
desplazamento, enlaces lógicos como p.ej. enlace Y u 0, sistemas
digitales, contadores de impulsos, reguladores y calculadores
digitales.
198
E Diversos
Sistemas de iluminación, sistemas de calefacción, sistemas que no
aparecen en otro lugar de esta nomenclatura.
Filtros eléctricos, vallas eléctricas, sistemas de ventilación,
recipientes de compensación.
F Sistemas de protección
Fusibles (fusibles finos, fusibles roscados) sistemas de descarga de
sobretensión, conductores de sobretensión, interruptores de
protección en telecomunicación, relés de protección, cortacircuitos
bimetálicos. Activadores magnéticos, presostatos, interruptores por
fuerza centrifuga, sistemas electrónicos de control de señales, de
confirmación de señales, de control de líneas, de funcionamiento,
interruptores protectores de líneas de instalación.
H Sistemas de aviso
Sistemas de aviso óptico y acústico, señales luminosas, sistemas
para aviso de tiempo y de peligro, sistemas de aviso de secuencias,
sistemas de registro de maniobras, relés de trampilla.
J Sin ocupar
K Relés, contactores .electromagnéticos
Contactores electromagnéticos de potencia, contactores
secundarios, relés temporizadores, relés intermitentes y relés Reed.
L Inductancias
Bobinas de estrangulamiento, bloqueadores de ondas.
M Motores
199
N Amplificadores, reguladores
Equipos de la técnica analógica de control y regulación, reguladores
electrónicos y electromecánicos, amplificadores operacionales,
amplificadores adaptadores de impedancias, convertidor de
impedancias, reguladores y calculadoras analógicos, circuitos
integrados con funciones analógicas, transductores.
R Resistencias
Resistencias regulables, potenciómetros, reóstatos de regulación,
resistencias de circuitos secundarios, conductores térmicos,
resistencias fijas, reóstatos de arranque, resistencias de frenado,
conductores con coeficiente de temperatura negativo, resistencias de
medición, resistencias en derivaciones.
T Transformadores
Transformadores de tensión, tranformadores de corriente,
transformadores de la red, de separación y de mando.
200
U Moduladores, convertidores de magnitudes eléctricas en otras
magnitudes eléctricas
Discriminadores, demoduladores, convertidores de frecuencia,
codificadores, inversores, decodificadores telegráficos, moduladores
de frecuencia, demoduladores de frecuencia, convertidores de
intensidad-tensión, convertidores de frecuencia-tensión,
convertidores analógico-digitales, convertidores digital-analógicos,
separadores de niveles de señales, convertidores de corriente
contínua - tensión contínua, convertidores de paralelo-serie,
convertidores serie-paralelo, convertidores de codificación,
optocopladores, equipos de mando a distancia.
V Válvulas, semiconductores
Válvulas de electrones, válvulas de descarga de gases, diodos,
transistores, tiristores, válvulas indicadoras. válvulas amplificadoras,
tiratrones, convertidores de mercurio, diodos Zener, diodos tipo
Esaki, diodos capacitivos, trtacs.
X Bornes, enchufes
Enchufes separadores, enchufes' de control, regletas de bornes,
regletas de soldadura, enchufes coaxiales, terminales, terminales de
medición, enchufes múltiples, distribuidores de enchufes,
distribuidores, enchufes de cables, enchufes de programación,
distribuidores de regletas cruzadas, jacks.
201
íAl
~
8.9 Tipos de esquemas Los esquemas eléctricos representan instalaciones y equipos eléctricos en
de distribución concordancia con los símbolos establecidos en las normas lEC o DIN. Para el
experto, el esquema de distribución es el documento de trabajo más
importante para el montaje de mandos eléctricos y, además, para su
mantenimiento y reparación. Los esquemas varían algo de país en país, aunque
se están desplegando esfuerzos por obtener esquemas homogéneos a nivel
internacional.
8.9.1 Esquema de El esquema de conexiones efectivas incluye todos los detalles (equipos,
conexiones efectivas Uneas). Sin embargo, este tipo de esquema no refleja la distribución espacial
de cada una de las unidades. Estos esquemas se utilizan, por ejemplo, en el
sector de la electricidad del automóvil, en el de los aparatos electrodomésticos
y para cableados simples de equipos individuales instalados en fábricas. Si el
equipo tiene un sistema de conexionado complicado, el esquema de
conexiones efectivas se vuelve demasiado complicado y ditrcilmente permite
reconocer las secuencias funcionales.
3BOV 50Hz
ll----~--------~-----------
l2----~~r-----r-~---------
L3----~~~----r--+--~-----
l
F2
220 V
LI L2
------------,
I
I
u v w I
r
I
I L -¡--_j
I I I
I I '1----+ I
L_-tJ
.L ..J... ..L
S2 SI 53
Giro hacia Paro Giro hacia
la izquierda la derecha
202
En los esquemas de circuitos eléctricos no se muestran los contextos técnicos 8.9.2 Esquema de circuitos
entre cada una de las unidades, a diferencia del esquema de conexiones eléctricos
efectivas. En estos esquemas tampoco se toma en cuenta la distribución
espacial de cada una de las unidades, con lo que por lo general es posible que
las Ifneas sean rectas y se produzcan pocos cruces. De este modo el esquema
es fácil de leer y ofrece informaciones claras sobre el funcionamiento del
mando respectivo. Además, el trabajo de diseño es más sencillo y también es
más fácil encontrar errores.
Los esquemas de circuitos eléctricos ubican las diversas unidades (contactos
normalmente abiertos o cerrados, relés) en los circuitos necesarios para el
funcionamiento del mando. Dichas unidades pueden estar repartidas en todo el
esquema. Para mayor claridad, todas las unidades están provistas de un
número o de una letra. Además, el esquema es dividido en un circuito de
mando y un circuito de potencia.
F2 [
J [ ~ []
23
1
24
I I
Klc=:r K~ -
Kl K2
u v w
203
Los relés o contactares electromagnéticos son identificados con una K y con
los números 1, 2, 3 ... (ejemplo K1 y K2), siendo accionados varios
interruptores normalmente abiertos o cerrados por dichos relés. También se
utilizan números para diferenciar los contactos.
11 21 31
El contacto normalmente
122232
cerrado es identificado con
1323 33
y el normalmente abierto con
14 24 34
8.9.3 Esquemas generales Estos esquemas exigen ciertos conocimientos técnicos mínimos puesto que
incluyen símbolos abreviados que son muy diferentes a las símbolos utilizados
en los esquemas de circuitos. Los esquemas generales solo incluyen el circuito
principal o de potencia.
tI!
/11
~
51
51 Interruptor principal
K1, K2 Relés
F1, F2 Fusibles K2CJ-
M Motor
204
En este esquema se muestran los conductos dentro de un elemento o las 8.9.4 Esquema de
conexiones entre grupos de elementos de un sistema. conexionado
Este esquema es utilizado como plano de conexiones externas. Los conductos 8.9.5 Esquema de conexión
se juntan y se vuelven a ramificar delante del elemento exterior. En este entre elementos
esquema, los elementos están ubicados en concordancia con su ubicación
real.
205
206
Capítulo 9
Conexiones básicas
(electroneumática)
207
9.1 Control de un cilindro El émbolo de un cilindro de simple efecto deberá avanzar cuando se accione
de simple efecto un pulsador. Al soltarlo, el cilindro deberá retroceder a su posición normal.
+T r L
slE
Sl
t] K1
14
Yl Kl Yl
A2
1! solución:
Cerrando el interruptor S1 se cierra el circuito. En la bobina Y1 se produce un
campo magnético. El inducido abre el paso al aire comprimido. El aire fluye de
(1) hacia (2), con lo que el cilindro avanza hasta el final de carrera. Soltando el
pulsador S1 se interrumpe el circuito, con lo que desaparece el campo
magnético en la bobina Y1. La válvula de 3/2 vías conmuta a su posición inicial
y el cilindro retrocede a su posición normal.
208
2!! solución:
En esta segunda solución, el relé K1 es accionado por el interruptor S1. El
contacto normalmente abierto del relé K1 activa la bobina Y1 (activación
indirecta). Por lo demás, las funciones son idénticas a las de la primera
solución.
Tratándose de mandos con varios relés K1, K2, K3, etc., la lectura del esquema
será más sencilla si se indica en qué circuito se encuentran los contactos
respectivos.
209
9.2 Control de un cilindro Al igual que en el mando descrito anteriormente, también en este caso deberá
de doble efecto avanzar un cilindro al accionar el pulsador y, al volver a soltarlo, dicho cilindro
deberá retroceder a su posición normal.
YI YI
1 3
5 I 3
+T +
1 L
Slf- SIE- Kl
14
Al
YI
A2
Solución:
El control del cilindro de doble efecto se efectúa mediante una válvula de 4/2
vías o con una de 5/2 vías. Accionando el pulsador 51 se excita la bobina Y1 y
el sistema de servopilotaje neumático actúa sobre la válvula de vías. El cilindro
avanza hasta el final de carrera. Al soltar el pulsador 51, el muelle de
recuperación de la válvula de vías cumple con su función, con lo que el cilindro
retrocede a su posición normal.
210
El cilindro está en su posicion normal. El avance hacia el final de carrera 9.3 Circuitos paralelos
deberá poder activarse desde dos puntos. (cilindro de simple
o doble efecto)
A A
2 4 2
Yl Yl
3
513
+ 1-
r r r r L
SlE--
S~J slE- S2E-
Kl\14
Al
Kl Y1
A2
Solución:
Con los pulsadores S1 o 82 se excita la bobina Y1. La válvula de vías (3/2 ó
5/2 vías) conmuta, con lo que el cilindro avanza hasta el final de carrera.
Soltando los pulsadores se interrumpe la señal en Y1, con lo que conmuta
nuevamente la válvula y el cilindro vuelve a su posición normal.
211
9.4 Circuitos en serie El cilindro está en su posición normal. El cilindro deberá avanzar si se accionan
(cilindro de simple dos pulsadores.
o doble efecto)
A A
Y1 Y1
1 3
5 1 3
+T +1 L
~E-I Sl
E -j K1
14
(
I
S2E- S2E-
A1
Y1 Kl Y1
A2
Solución:
Activando los pulsadores 81 y 82, se cierra el circuito, con lo que se produce
la excitación de la bobina Y1 y la conmutación de la válvula. El cilindro avanza
hasta el final de carrera. Soltando el pulsador St o S2, Y1 ya no recibe señal.
De este modo, el cilindro puede volver a su posición normal, dado que en ese
estado la válvula vuelve a conmutar.
212
Al accionarse el pulsador 81, el cilindro deberá avanzar hasta el final de 9.5 Control indirecto
carrera. El cilindro deberá mantener esa posición hasta que se active el bilateral
retroceso con el pulsador 82.
A A
3
513
·-l-r ----L
KI
--r
K2
'3
14 14
~ Y2 KI VI
Solución:
Pulsando 81 se excita la bobina Y1 y la válvula (de 3/2 ó 5/2 vías) conmuta. El
cilindro avanza y mantiene su posición de final de carrera hasta que la bobina
Y2 reciba una señal de S2. Cuando se produce dicha señal, se excita la bobina
Y2 y el cilindro vuelve a su posición normal por efecto de la válvula de 3/2 6
5/2 vías.
213
9.6 Control del retroceso El cilindro deberá avanzar hasta el final de carrera cuando se acciona un
automático de un pulsador. Una vez alcanzada la posición de final de carrera, el cilindro deberá
cilindro retroceder automáticamente.
A 52
Y1 Y2
513
Slt S2()-
f
sIr
r
S20 Kl
f'J
K:?
L
14 14
Al Al
Kl ~ Y2
Solución:
Pulsando 51 se excita la bobina Y1, con lo que el cilindro avanza hasta el final
de carrera. Una vez alcanzada esa posición, el cilindro actúa sobre el final de
carrera S2. Este interruptor excita la bobina Y2, con lo que el cilindro puede
retroceder a su posición normal, siempre y cuando se haya soltado el pulsador
51.
214
Al activarse un interruptor, el cilindro deberá avanzar y retroceder hasta que 9.7 Movimentos oscilantes
deje de activarse dicho interruptor. Entonces, el cilindro deberá retroceder a su de un cilindro de
posición normal. doble efecto
A 51 S2
513
1 í Kl 1'.2
14 14
Yl
Solución:
En ambos extremos del cilindro hay un final de carrera de accionamiento
mecánico (S1 y S2). Estos interruptores emiten respectivamente una señal para
el avance y otra para el retroceso. No obstante, S 1 emite su señal solamente si
está activado S3. En ese estado, el cilindro avanza y retrocede. Al desconectar
el interruptor S3, la bobina Y1 ya no recibe señal, con lo que el cilindro se
detiene en su posición normal.
215
9.8 Circuito de En los mandos electroneumáticos son necesarios los circuitos de
autorretenci6n autorretenclón si tienen que memorizarse las señales eléctricas. Si dicha
memoria se realiza mediante un circuito de autorretención en la parte eléctrica,
es factible utilizar válvulas neumáticas con reposición por muelle. Tratándose
de mandos más complejos (cadenas secuenciales), es posible prever la
función de memoria en la parte neumática, en la parte eléctrica o en ambas,
dependiendo de la aplicación concreta. .
En la técnica de mando se habla de dos tipos de circuitos de autorretención:
de ACTIVACIONprioritaria o de DESACTIVACIONprioritaria.
MARCHA E-
1
A2
ACTIVACION DESACTIVACION
prioritaria prioritaria
216
El émbolo de un cilindro de simple o doble efecto deberá avanzar y mantener 9.9 Control de un cilindro de
su posición en el final de carrera hasta que una segunda señal provoque su simple o doble efecto
retroceso a posición normal. con autorretención
Kl
24
Yl
A2
Solución:
Con el pulsador S1 (MARCHA) se excita el relé K1. Un contacto normalmente
abierto del relé K1 está conectado en paralelo con dicho pulsador S1. Ese
contacto mantiene la alimentación del relé K1. El contacto normalmente abierto
K1 23/24 excita la bobina Y1.
El cilindro avanza hasta el final de carrera. Con el pulsador S2 (PARO) se
interrumpe el circuito hacia el relé K1. Todas las funciones del relé K1 vuelven a
su posición normal. De este modo también se interrumpe el circuito de la
bobina Y1. En este estado actúa el muelle de recuperación de la válvula de
vías, con lo que el cilindro vuelve a su posición normal.
217
9.10 Control del retroceso El cilindro deberá avanzar hasta el final de carrera al activarse un interruptor de
automático con detector MARCHA. Al alcanzar dicha posición, deberá retroceder automáticamente a su
de final de carrera posición normal. Para ello deberá haber cesado la activación del pulsador de
MARCHA.
52
A
r
Kl Kl
24
Yl
A2
Solución:
El cilindro avanza hasta el final de carrera por activación del pulsador S1
(MARCHA). Si el cilindro ha llegado al final de la carrera y si el pulsador S1 ya
no está activado, el cilindro retrocede por efecto del final de carrera S2. El
estado de autorretención es cancelado cuando actúa el final de carrera. El relé
K1 conmuta a su estado normal, el contacto normalmente abierto de K1 abre el
circuito hacia la bobina Y1. La bobina de la válvula de 5/2 vías conmuta, con lo
que el cilindro puede retroceder.
218
Los mandos que prevean una secuencia determinada en el tiempo, tienen que 9.11 Mandos con
estar provistos de un relé temporizador. Existen mandos determinados temporización
únicamente por el tiempo, mientras que otros son controlados
combinadamente tanto por el tiempo como por el recorrido.'
Los relés temporizadores, que en la actualidad suelen ser relés electrónicos,
tienen dos estados temporizadores básicos. Concretamente, puede tratarse de
relés con respuesta retardada o con desconexión retardada.
Diagrama de tiempo
le
:81 ENTRADA
1~--~----------~-----
04---~----------~--~
1~---r-----'~----r-----
8AUDA
O~--~----~----~---
Iv
219
9.12 Control de un cilindro El cilindro deberá avanzar si se acciona el pulsador Sl (impulso corto). El
de doble etecto con cilindro deberá mantener su posición de final de carrera durante 10 segundos y
temporización entonces retroceder automáticamente. La consulta sobre la posición del
(respuesta retardada) cilindro se efectúa mediante un interruptor de final de carrera.
A S2
Yl Y2
') 1 3
..
SlE-\
r S2°
r: I
Kl
T
I1,3
K2-
L
14 18
MARCHA
Kl
Al
A2
K2
Al
..... ....,.......1 * Y2
Solución:
Activando manualmente el pulsador Si (MARCHA) se excita el relé K1. El
contacto normalmente abierto 13,14 del relé K1 está conectado con la bobina
electromagnética Yt. La electroválvula conmuta al cerrarse dicho contacto.
El cilindro avanza hasta el final de carrera, donde actúa sobre el final de carrera
S2. Este interruptor actúa por su parte sobre el relé temporizador R2 (respuesta
retardada).
El contacto normalmente abierto 17,18 del relé temporizador excita la bobina
electromagnética Y2 de la válvula de vías después de transcurridos 10
segundos. La válvula conmuta, por lo que el cilindro retrocede a su posición
normal.
220
Control temporizado con autorretenci6n (respuesta retardada)
A 52
I
513
En este mando con autorretención las funciones son las mismas que en el
mando explicado anteriormente. Sin embargo, en este caso, la función de
memoria se encuentra en la parte eléctrica (autorretención).
221
Relé temporizador con desconexión retardada
Diagrama de tiempo
ENTRADA
o~~~--------~----------
SAUDA
o~--L------------+------~--~
tv
222
El cilindro deberá avanzar si se acciona un pulsador (impulso corto). El cilindro 9.13 Control de un cilindro
deberá mantener su posición de final de carrera durante 10 segundos y de doble efecto con
entonces retroceder automáticamente. La consulta sobre la posición del temporización
cilindro se efectúa mediante un interruptor de final de carrera. (desconexión retardada)
A 52
Yl Y2
513
+
13 35
Slt 520- Kl
14
K2-)-
36
ACTIVACION
Al
Kl Yl
A2
Solución:
El pulsador S1 excita el relé K1; el contacto normalmente abierto 13,14 del relé
K1 actúa sobre el electroimán de Y1. Este impulso hace conmutar la válvula de
5/2 vías, con lo que el cilindro 1.0 avanza hasta el final de carrera. El
electroimán de Y2 no recibe corriente ya que el contacto normalmente cerrado
del relé temporizador K2 abre al recibir tensión el relé. Solo cuando se acciona
el final de carrera S2 desaparece la señal de entrada y después del tiempo
ajustado de 10 segundos abre el contacto 35,36 del relé temporizador K2
conectando con la bobina Y2. De este modo conmuta la válvula de 5/2 vías y
el cilindro de doble efecto retrocede a su posición normal.
223
Control en función del tiempo con autorretención
(desconexión retardada)
S2
I
513
+--~~--~----~------~~--
13 23
Kl 52& Kl
14 24
17
K2-)-
18
Solución:
La electroválvula asume su posicron normal por efecto del muelle. En
consecuencia, es necesario contar con un sistema de autorretención, lo que se
realiza mediante el contacto normalmente abierto 13,14 del relé Kl. El contacto
normalmente abierto 17,18 del relé K2 desconecta la autorretención después
del tiempo ajustado (10 segundos). De este modo el cilindro 1.0 puede
retroceder a su posición normal.
224
Capítulo 10
Confección de
un esquema de distribución
225
Un esquema de distribución puede confeccionarse de dos maneras:
1. Método intuitivo
2. Método sistemático
Cuando se aplica el segundo método que se rige por reglas definidas, tiene
que procederse de forma sistematizada, lo que presupone el conocimiento de
las reglas en cuestión.
: ,~
226
10
10.11Q1.1
Los paquetes son transportados por una cadena de rodillos. Al llegar a la 10.1.1Ejemplo:
máquina, son elevados por el cilindro A. El cilindro B se encarga de Elevador de paquetes
desplazarlos hacia una segunda cadena de rodillos. El cilindro B solo deberá
retroceder cuando el cilindro A haya retrocedido a su posición normal.
Plano de situación
Cilindro A
Diagrama de pasos
2 4 5·1
52
Cilindro A
51
B1,,55
54
CIlindro B
O Bl
227
Este mando deberá solucionarse tanto con memoria eléctrica como con
memoria neumática.
S2 82
I
Segundo paso
~--+-i--\ --'--L
K1
Ma~!\ 14
113
K5
14
A1
K1 Y1
A2
228
Tercer paso
Dibujar la segunda línea del circuito de mando y del circuito principal.
S2 82
Y1 Y2 Y3 Y4
5 1 3" 5 1 3
i
L
T
ssti
I
520-
r Kl
14
K2
L
14
Marcha
13
K5
14
Al
A2
Al
A2
Y1
* Y3
229
Cuarto paso
52 82
I
+--~~----.-----~--------~~------~------~~--
13 13 13
K1 K2 K3
55E~ 520- 14 14 14
Marcha
13
K5
14
230
Quinto paso
52 82
I
Y1 Y2 Y4
5 1 3 5 1 3
Marcha
85E¡ 820 S1~0-1 K1
13
14
K2
13
14
K3
13
14
K4
13
14
13
K5
14
231
8 Bl 82
Y1
Y2 Y3 Y4
5 , 3 5 1
S1
-T L L'13
r
1'3
S5Ei S20-
~
0- K1\
14
K2
14
K3
14
K4
14
K5
f14
~ Y3 ~Y2 ~ Y4
232
10.1.3 2!! Solución
(memoria eléctrica)
Primer paso
52 B e1 82
I
233
Segundo paso
Dibujar el circuito de mando y el circuito principal para el primer relé y para la
bobina electromagnética Y1.
82
VI
5 1 3 5 1 3
Marcha
S5 ¡
E
13
Kl
23
24
K4
14
Al Al
Kl K4 Yl
A2 A2
234
Tercer paso
82
5 1 3
+ ____'_r --+-L---+s,ll
Ma:~~\ Kl 14 0-
K2
14
81 Kl
\ 23
24
K2
24
K4
In
14
Al Al
Kl
A2 A2
235
Cuarto paso
Dibujar el iniciador 82 para desconectar el relé K1.
A 51 52 B Bl 82
I
l___
~
41
'1 Y2
5 1 3 5 1 3
1-
r lo S2 r K2
13
B2 S 23 23
l
K1 K2
SSt K'I14 0
Marcha
K4
13
1
14 24 24
A1 A1
K1 K2 K3
A2 A2 A2
236
Quinto paso
Dibujar el final de carrera S1 para desconectar el relé 1<2.
82
Y1 '(2
5 1 3 5 1 3
13 S2 13 23 23
K1 0- K2 Kl K2
SStl 14 14 24 24
Marcha
13
K4
Al
K1 K3
A2
237
238
Capítulo 11
Anexo
239
11.1 Indice bibliográfico 1. Bases de los mandos neumáticos
Festo Didactic, Esslingen
Hasebrink / Kobler
2. Introducción a la neumática
Festo Didactic, Esslingen
Meixner / Kobler
4. Electrotécnica
Editorial Medios Didácticos Europeos
240
'='_CRAFICAS
-eAPOLO