apuntes instalaciones mecanicas
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Juan Manuel Ávila Atenógenes Instalaciones Mecánicas
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
ACADÉMICO:
DR. JORGE ALBERTO VELEZ ENRIQUEZ
|INSTALACIONES MECANICAS}
ALUMNO:
JUAN MANUEL ÁVILA ATENÓGENES
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Juan Manuel Ávila Atenógenes Instalaciones Mecánicas
Instalaciones Mecánicas
1.-Neumatica Básica
1.1 Principios fundamentales de la Neumática
1.2 Tratamiento del Aire
1.3 Símbolos Neumáticos
2.-Neumatica Avanzada
2.1 Esquema de Distribución
2.2 Diagrama de Fase
2.3 Métodos Secuenciales
Método con Rodillo Escamotable (abatible)
Método cascada
Método paso a paso Mínimo
Método paso a paso Máximo
3.-Electro Neumática Básica
3.1 Principios Fundamentales
3.2 Elementos Electro neumáticos
3.3 Circuitos Electro neumáticos Básicos
3.4 Simbología Electro neumática
4.-Electroneumatica Avanzada
4.1 Esquemas de Distribución
4.2 Métodos Secuenciales
Método de la Bandera
Método Cascada
Método paso a paso Mínimo
Método paso a paso Máximo
Conexiones Especiales
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Juan Manuel Ávila Atenógenes Instalaciones Mecánicas
Neumática
Parte de la mecánica que se encarga del estudio de aire a presión para realizar trabajos.
Hidráulica
Parte de la mecánica que se encarga del estudio de líquidos a presión para realizar untrabajo.
La neumática al igual que la hidráulica se incluye cada día mas en el desarrollo de sistemas
automatizados en donde la parte neumática se encarga principalmente de los sistemas de control y
la parte hidráulica se encarga de los sistemas de potencia.la neumática puede ser utilizada en las
siguientes aplicaciones:
1. Detección de estados mediante sensores.
2. Procesamiento de información mediante procesadores.
3. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control.
4. Realización de trabajo mediante actuadores.
Para controlar maquinas y equipos es necesario crear una relación lógica y compleja de los
estados y conexiones de los diferentes electos neumáticos, lo cual se logra mediante la acción
conjunta de sensores, procesadores, elementos de mando y actuadores incluidos en los sistemas
neumáticos o parcialmente neumáticos.
Ventajas de la Hidráulica
Cantidad.- El aire se capta para poder comprimirlo y se encuentra en cantidades ilimitadas y se
puede obtener de cualquier parte del mundo.
Velocidad.-Los elementos neumáticos presentas velocidades de conmutación trabajo elevado.
Costo.- Los sistemas neumáticos son baratos hasta ciertos rangos de presión, si se utilizan
presiones elevadas los elementos se vuelven más robustos por lo tanto se vuelven más caros.
Seguridad.-Si se presenta alguna fuga en el sistema no existe riesgo de explosión aunque se deben
utilizar las medidas adecuadas en los equipos de protección personal en ciertos tramos del sistema.
Contaminación.- El aire comprimido riesgos de contaminación ambiéntala menos que se utiliza aire
comprimido lubricado, si existe fuga en un sistema puede existir contaminación auditiva, aun que
esto se puede disminuir con el uso de silenciadores.
Transporte.- El aire comprimido se puede transportar mediante depósitos especiales (acumuladores,
o puede ser enviado mediante mangueras o tuberías).
Construcción.- Los elementos neumáticos son de configuración sencilla por lo tanto son
económicos y de fácil mantenimiento.
Temperatura.- Si el aire comprimido se somete a cambios de temperatura sus propiedades no
cambian.
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Uso de sistemas.-La operación de sistemas neumáticos es sencilla mas no su diseño.
Sobrecarga.-Las herramientas y los elementos neumáticos pueden funcionar hasta que estén
totalmente detenidos, por lo tanto no existe un riesgo de sobrecarga.
Desventaja de la Neumática:
Potencia.-Los sistemas neumáticos no se recomiendan para movimientos de grandes cargas.
Costos.-Los sistemas neumáticos k utilizan grandes presiones elevan sus costos debido a la
utilización de elementos más robustos y caros.
Presión.-Los sistemas neumáticos no se recomiendan para sistemas de precisión debido a que
utilizan gases sometidos a presión los cuales se pueden exponer o comprimir fácilmente.
Tratamiento.-El aire comprimido se debe tratar para eliminar sólidos en suspensión, humedad y en
la mayoría de los casos se debe lubricar.
Caída de presión.-Sistema que presenta fugas en los sistemas neumáticos, pueden ocurrir fallas en
los elementos que tienen movimientos relativos o puede estar en funcionamiento constante el
compresor para estabilizar la caída de presión.
Propiedades del Aire
En el aire la falta de presión en sus moléculas es una característica por la cual la fuerza de
las mismas es muy poca y se presenta en todos los gases. El aire no tiene una forma definida,
cambia ala mínima fuerza que se le somete. Al considerar el aire como un gas, se va a ocupar todo
el volumen en un recipiente cerrado y este es sometido a una presión su volumen va a disminuir es
decir se va a comprimir. Esta dada por la ley de Bole-Mariote que dice: ³A temperatura constante
los volúmenes de una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a la presiones a las que
se encuentra sometido y el producto de volumen y presión absoluta es constante para una
determinada masa de gas´.
P1V1=P2V2=PP3V3=CTE
El aire es una mezcla de gases que obedece a las leyes que los rigen, el aire esta constituido
de la siguiente manera:
El 78% de su volumen es de nitrógeno, el 21% es de oxigeno, el 1% este repartido endióxido de carbono, argón, helio, neon, criptón, xenón.
La presión imperante en la superficie terrestre es denominada presión atmosférica la cual
también se conoce como presión de referencia. si se tiene una presión superior a la atmosférica se le
denomina sobrepresión y si se tiene una inferior se le conoce como presión de vacío, presión
negativa o subpresion.
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La presión atmosférica no es constante y depende de la ubicación geográfica y fenómenos
meteorológicos en donde se tome la medida. La presión absoluta es aquella referencia a la presión
absoluta y se puede obtener de la suma de la presión atmosférica mas la sobrepresión o la
subpresion.
Elementos de sistemas Neumáticos
Los sistemas neumáticos están conformados por una serie de elementos que cumplen una
cierta función debido a esto se agrupa de tal forma que conforman una vía de transmision de señales
desde el lado de emisión de señales (entrada) hasta el lado de realización de trabajo (salidas).
Los órganos de mando se encargan de mandar a los elementos de trabajo en función de las
señales recibidas de los elementos procesadores.
Un sistema de control neumático está conformado de los siguientes grupos de elementos:
a) Abastecimiento de energía.
b) Elementos de entradas (Válvulas de vías con diferente tipo de accionamiento).
c) Elementos de procesamiento (procesadores).
d) Elementos de mando y accionamiento.
Los elementos en los sistemas neumáticos están representado por símbolos normalizados que
sirven para representar y ubicar los elementos en los sistemas de distribución.
En el grupo de abastecimiento de energía se encuentran los siguientes elementos:
1. Compresor.
2. Acumulador.
3. Regulador de presión.
4. Unidad de mantenimiento.
En el gripo de entrada se tienen:
1. Válvulas de vías.
2. Detectores de proximidad.
3. Barreras de aire.
En el grupo de elementos de procesamiento se tienen:
1. Válvulas de vías (Circuito de paso secuencial).
2. Válvulas de presión.
3. Temporizadores.
4. Contadores.
5. Válvulas lógicas.
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En el grupo de elementos de mando y accionamiento se tiene:
1. Cilindros neumáticos (simple y doble efecto)
2. Bombas y motores neumáticos
3. Indicadores ópticos
Las válvulas de vías pueden ser ubicadas en diferentes grupos de elementos y esto va a
depender de la función que este desempeñando en el sistema específico.
Elemento de trabajo (Salida)
Elementos de mando
Elementos de procesamiento
Elemento de entrada
Abastecimiento de energía
Compresores
La generación de aire comprimido se realiza por medio de un equipo especial conocido
como compresor el cual incide en mayor o menor medida en los problemas de partículas de sólidosen suspensión, humedad y aceite cuando no se tiene una adecuada ubicación o selección de este
elemento en los sistemas neumáticos. La elección del compresor depende principalmente de la
presión que necesite el sistema así como la cantidad de aire que se va a consumir.
Existen varias clasificaciones para los compresores pero si se trata de cómo están construidos
entonces se puede tener la siguiente:
1. Compresor de embolo alternativo
a. Compresor de embolo.
b. Compresor de membrana.
2. Compresor de embolo giratorioa. Compresor rotativo unicelular.
b. Compresor helicoidal unicelular.
c. Compresor ROOT.
3. Compresor de flujo
a. Radial.
b. Axial.
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Acumulador
Este elemento se encarga de almacenar el aire comprimido que viene del compresor. Su
función consiste en estabilizar la alimentación de aire al sistema y procura que las oscilaciones de
presión se mantengan en niveles mínimos. Es un elemento que tiene una superficie relativamente
grande, la cual provoca un enfriamiento del are contenido en el, que da origen a una condensación y por consiguiente a una disminución de la humedad relativa. El condensado que se genera debe ser
retirado de este elemento para evitar daño en ciertos elementos y aumentar el rendimiento de los
sistemas. El condensado se puede retirar mediante una llave o un grifo.
Existen acumuladores verticales y horizontales y su elección depende de los espacios físicos
disponibles. La mayoría de los acumuladores cuentan con accesorios de medición por control como
es el caso de manómetros, indicadores de presión y válvulas de seguridad.
Unidad de Mantenimiento
Este elemento recibe el nombre por la agrupación de varios elementos, los cuales son los siguientes:
1. Filtro para aire comprimido
2. Lubricador para aire comprimido
3. Regulador de aire a presión
4. Manómetro
La combinación y el tamaño de esta unidad se determina por su aplicación y por las exigencias
que se plantean en los sistemas.
Filtro de aire comprimido.-
Tiene la función de eliminar impurezas y disminuir la humedad relativa del aire. Estáconformado por un depósito y un arillo que tiene ranuras de entrada con una cierta inclinación. La
forma en que se produce la separación de la impurezas, es haciendo pasar el aire comprimido
atraves de las ranuras, las cuales generan una especie de torbellino dentro del vaso y por acción de
la fuerza centrifuga las partículas de suciedad seguían hacia las paredes del depósito, al mismo
tiempo se produce un enfrentamiento en el aire comprimido, y se generan condensados que por
acción de la gravedad se depositan n el fondo del depósito.
Tanto el condensado como las partículas de suciedad deben ser retirados, de forma manual
o mediante un accionamiento especial de este elemento, si no fuera el caso se corre el riesgo de
afectación al sistema secundario neumático.
Lubricador de aire.-
Tiene la función de administra aceite especial a partes del sistema en donde sea requerido.
Consta principalmente de un depósito parecido al filtro con la diferencia de que cuenta con tubo
capilar en su interior y aceite en la parte inferior del depósito.
La forma en que se lubrica el aire es reduciendo la sección transversal por la que fluye este
con lo cual la velocidad del fluido aumenta y su presión disminuye hasta alcanzar una presión de
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vacío, al lograrse esto se succiona el aceite del fondo y se agrega al aire comprimido en pequeñas
gotas.
Regulador de aire a presión.-Tiene la función de mantener constante la presión del servicio (presión
secundario) independientemente de las oscilaciones que se presentan en la presión de potencia
(presión primaria) y en el consumo del aire.
Su funcionamiento es en base de incrementar los elementos de la presión para hacer conmutar una
válvula de vías la cual permitirá o dará el suministro de la presión.
Manómetro.- Tiene la función de registrar la presión secundaria del sistema.
Sí mbolos
Para desarrollar sistemas neumáticos es necesario recurrir a símbolos normalizados, los cuales
representan elementos y estos a su vez forman parte de esquemas de distribución. Los símbolosdeben informar sobre las siguientes características:
A) Tipo de accionamiento
B) Cantidad de conexiones y denominación de dichas conexiones
C) Funcionamiento
D) Representación simplificada del flujo.
La ejecución técnica del elemento no se refleja en el símbolo y los símbolos aplicados a la
neumática corresponden a la norma industrial DIN ISO 1219 ³símbolos de sistemas y equipos de la
técnica de fluidos´.
Equipos de alimentación para aire a presión.
Los símbolos requeridos para este grupo pueden representar componentes individuales o
una combinación de varios elementos, cuando es el caso se utiliza un agrupación de varios
elementos y su conexión de aire a presión es una sola a esta agrupación suele representarse por un
símbolo simplificado.
Válvulas de ví as
Estos elementos son representados con la indicación de la cantidad de conexiones,
posiciones y la dirección del paso del flujo. Las entradas y salidas así como la toma de presión, los
retornos y escapes deben estar bien señalados para evitar errores al efectuar las conexiones.
Las conexiones de las válvulas de vías se pueden indicar mediante letras o aplicando las
normas DIN ISO 5599.
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Tipos de accionamiento
Los tipos de accionamiento de las válvulas neumáticas depende de las exigencias que tenga el
sistema y estos se pueden clasificar de la siguiente manera:
1) Accionamiento mecánico
2) Accionamiento neumático
3) Accionamiento eléctrico
4) Accionamiento de tipos de accionamiento.
Si se trata de válvulas de vías es necesario considerar su tipo básico de accionamiento y sus
características de reposición.
los símbolos colocados en ambos lados de los bloques de posición y si se tienen tipos de
accionamiento adicionales tales como el accionamiento neumático auxiliar se indican por separado.
Válvulas de anti retorno (Check)
Estas válvulas son utilizadas como elementos básicos en muchas variantes y su
característica principal es que permiten el flujo en un solo sentido, pueden estar equipadas con
muelles de reposición o pueden prescindir de ellos. Si cuenta con un muelle es necesario que la
fuerza de la presión sea superior a la fuerza del muelle para abrir el paso.
Válvulas de estrangulación
La mayoría de este tipo de válvulas son ajustables y permiten reducir el caudal o en ambas
direcciones. Si se instalan paralelamente a este elemento una válvula anti retorno la estrangulación
solo actúa en un sentido.
Se encuentran las siguientes versiones:
1.- válvulas de presión sin escape.
2.- válvulas de presión con escape.
3.- válvulas de secuencia.
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SALIDA DE 5PSI
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El símbolo representa a las válvulas de presión como válvulas de una sola posición con una
vía de flujo con la salida abierta o cerrada, en el caso de las válvulas reguladoras de presión el paso
esta siempre abierto y en el caso de las válvulas de secuencia se mantienen cerradas hasta que la
presión ejercida sobre el muelle alcance el valor limite ajustado.
Elementos de accionamiento lineal
Estos elementos se describen según su tipo de construcción. El cilindro de simple efecto y
el de doble efecto son la base para las demás variantes constructivas. Existen sistemas de
amortiguación para el inicio y final de carrera. Lo cual genera una vida más útil y larga del cilindro,
además de que garantiza un movimiento homogéneo en el mismo. El sistema de amortiguación
queda ser fijo o variable.
Elementos de accionamiento giratorio
Estos elementos se pueden clasificar como elementos de movimiento continuo y como
elementos pivotantes con ángulos de giro limitados, se les conoce también como motores
neumáticos los cuales pueden alcanzar velocidades elevadas que pueden ser constantes o variables.
En el caso de las unidades con limitación del ángulo de giro este también puede ser fijo o variable y
la alimentación de aire a presión se puede verificar en fusión de la carga o de la velocidad del
movimiento pivotante.
Diseño de sistemas neumáticos
Para poder realizar sistemas neumáticos es necesario seguir varios pasos y se debe preparar una
documentación detallada para que conste en ella la versión definitiva, concretamente la
documentación es la siguiente:
a) Diagrama de bloques
b) Diagrama de flujo
c) Esquema de distribución
d) Lista de todas las piezas usadas en el sistema
e) Manual de instrucciones
f) Información para el mantenimiento y la reparación
g) Lista de piezas de repuesto
h) Fichas técnicas de los componentes
Esquemas de distribución.
En este tipo de esquema se refleja a todos los elementos que forman parte de un sistema
neumático y está compuesto por símbolos normalizados. En este esquema se indica como están
conectados los elementos entre sí pero no se toma en cuenta la distribución física de los mismos.
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Para el esquema de distribución los elementos deben incluirse según la dirección de la propagación
de la energía, esto es:
a) En la parte inferior deben estar localizados los elementos de la unidad de abastecimiento de
energía.
b) En la parte intermedia deben estar localizados los elementos de entrada, procesamiento y
control.
c) En la parte superior deben estar localizados los elementos de trabajo.
De ser posible se debe incluir en el esquema las válvulas en posición horizontal y los conductos
de modo recto y sin cruces, además de tener cuidado de dibujar todos los elementos en posición
normal.
En los esquemas de distribución, se emplea un sistema de numeración para cada uno de los
elementos de acuerdo a la funciona que realizan, con esto los elementos que forman los esquemas
se identifican de la siguiente manera:
0 Alimentación de energía
1.0,2.0,etc, Elementos de trabajo
.1 Elementos de mando
.2,.4,etc, Elemento que influye en el avance del elemento
de trabajo.
.3,.5,etc, Elemento que influye en retroceso del elemento
de trabajo
.02,.04,etc, Elemento ubicado entre el elemento de mando y
elemento de trabajo que influye en el avance
.01,.03,etc, Elemento ubicado entre elemento de mando y
de trabajo que influyen en el retroceso.
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Ejemplo:
A+ B- B+
A-
Plano de situación
Es aquel que se ofrece adicionalmente en el cual se indica cando están ubicados los diferentes
elementos, es un dibujo en isométrico.
Posición normal del equipo
Es cuando la energía no está conectada al equipo. El estado de los elementos puede depender de su
configuración o puede estar definido por el fabricante.
Posición normal de los elementos
Es la posición que asumen las partes móviles cuando los elementos no sin accionados.
Posición inicial
Es la posición definida de los elementos al conectar la energía.
Posición de arranque
Es la posición en la que se encuentra l los elementos al iniciarse la secuencia de trabajo después de
su puesta en marcha.
Puesta en marcha.
Son los pasos necesarios para que los elementos pase de posición normal a posición de arranque.
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Cadena de control
Es la que está compuesta por un elemento de trabajo, por una unidad de control, a la unidad de
procesamiento y por la unidad de energía correspondiente.
Los elementos están conformados por varias cadenas de control que se incluyen de manera continua
en los esquemas de distribución con sus respectivos números de orden.
La unidad de abastecimiento de energía no puede ser atribuida exclusivamente a una cadena ,
debido a que alimenta a varias cadenas , es por eso que se aplica el numero de orden cero. Las
cadenas de centros se numeran en un orden relativo y en números romanos.
Los elementos de trabajo se pueden identificar con la letra Z o con las letras Hz para el caso de los
motores con la letra m o las letras hm.
Circuitos neumáticos con un actuador.
El accionamiento de un cilindro es el más sencillo para los cilindros simple doble efecto. En
este caso el cilindro es accionado directamente mediante una válvula de vías sin intercalar otro
elemento. Se emplea este tipo de accionamiento en cilindros que tienen un diámetro pequeño.
Diseñar el esquema de distribución en donde se utiliza un cilindro de simple efecto y
diámetro pequeño en donde al accionarse un botón el vástago iniciara su carrera, si se deja de
accionar el botón el vástago del cilindro regresara a su posición normal. Utilice el sistema de
numeración por elementos.
Repetir el ejercicio anterior usando un cilindro de doble efecto.
Accionamiento indirecto de un cilindro.
Los vástagos de los cilindros que avanzan y retroceden rápidamente o aquellos que tienen
un diámetro grande necesitan un caudal elevado por lo cual se debe usar una válvula de vías que le
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proporcione dicho caudal. Esto origina que la fuerza dentro de la válvula de vías se incremente
ocasionando que no pueda conmutarse mediante accionamientos mecánicos, por consiguiente es
necesario usar una segunda válvula de vías que proporciona la fuerza necesaria para poder conmutar
la válvula de mando.
El vástago de un cilindro de simple efecto y diámetro grande deberá iniciar su carrera
cuando se accione un pedal, si se deja de accionar el pedal el vástago del cilindro regresara en su
posición normal. Diseñar el sistema de distribución y numerar los elementos por función.
Con cilindro de doble efecto.
El vástago de un cilindro de simple efecto y diámetro grande deberá iniciar su carrera
cuando se accione un pedal y una palanca, si se deja de accionar cualquiera de estos elementos el
vástago deberá regresar a su posición original.
Cuando se tienen arreglos de válvulas de vías en serie se dice que son arreglos
jerarquizados y esto significa que un elemento depende de otros por lo tanto se debe tener cuidado
en el arreglo de los elementos involucrados.
El vástago de un cilindro de doble efecto deberá alcanzar su inicio de carrera si se acciona
un botón o una palanca, si se deja de accionar el elemento seleccionado el vástago deberá regresar a
su posición original.
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El vástago de un cilindro de simple efecto deberá iniciar su carrera cuando de accione de
manera momentánea un botón, al alcanzarse su final de carrera el vástago regresara de forma
automática a su posición inicial. Diseñar el esquema de distribución.
Un cilindro de doble efecto deberá iniciar su carrera cuando se tenga la certeza de que esta
al inicio de carrera y se accione una palanca, al alcanzar su final de carrera el vástago del cilindro
regresara a su posición inicial de manera automática, los accionamientos son de forma momentánea.
El vástago de un cilindro de doble efecto deberá avanzar cuando se accione un botón de
manera momentánea, regresara cuando se accione otro botón de manera momentánea. La velocidad
de avance y retroceso deben ser diferentes y regulables. Diseñar el esquema de distribución.
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Cuando se accione un botón y transcurra un determinado tiempo, el vástago de un cilindro
de doble efecto deberá iniciar su carrera al alcanzar su final de carrera y haya transcurrido otro
tiempo diferente al primero el vástago deberá regresar a su posición inicial.
El vástago de un cilindro doble efecto deberá iniciar su carrera cuando se accione un botón
y deberá regresar a su posición normal cuando se alcance una presión determinada.
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Arranque bimanual de Seguridad (APP)
Estos arreglos se diseñaron para dar protección al usuario y su principal característica es
que se debe accionar 2 entradas al mismo tiempo para determinar una salida. Y su configuración es
la siguiente:
El vástago de un cilindro de doble efecto deberá iniciar si carrera cuando se tenga la certeza
de que esta a inicio de carrera y se accione un arranque bimanual de seguridad, el vástago deberá
regresar a su posición inicial cuando alcance su final de carrera se detecte una presión determinada
y transcurra un tiempo preestablecido. La velocidad de avance y retroceso deber diferente y de la
forma más segura. Diseñar esquemas de distribución.
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Circuitos de varios actuadores.
Cuando un sistema neumático incluye varios elementos de trabajo es necesario que el
problema sea planteado del modo más claro posible y con la finalidad de reconocer de la forma más
rápida y segura las secuencias de los movimientos y los estados de conmutación es necesario
representar los movimientos y los estados de las señales.
las secuencias de los movimientos de cada uno de los elementos de trabajo así como las condiciones
de activación y conmutación son explicadas mediante un diagrama de pasos.
El diagrama es usado para contar con una representación esquematizada de la secuencia de los
movimientos. El espacio es representado en función de la secuencia de pases y si el sistema de
mando está compuesto de más de un elemento de trabajo los espacios son indicados uno debajo del
otro efectuando así, una comparación entre los pases para establecer una relación entre los espacios
recorridos por cada uno de los elementos de trabajo.
para el trazado de los diagramas de paso se hace lo siguiente:
a) Trazar los pasos verticales y en instantes
b) No trazar los espacios a escala sino iguales para todos los elementos
c) Numeración arbitraria de pasos
d) Denominación arbitraria de los estados (atrás- adelante- abajo- arriba- 0-1 etc.)
e) Denominación del elemento a la izquierda del diagrama.
1 2 3 4 5 6 7
AB
C
D
Otra de las formas de representar los movimientos y las entradas de las señales es por
medio de una descripción resumida de los movimientos la cual se debe conocer como ecuación de
movimiento y se le desea prestar atención a la denominación correcta del avance y del retroceso.
Para indicar l avance se utiliza ³+´ y para l retroceso ³-³
Realizar la ecuación de movimientos y el esquema de distribución a partir del diagrama de
pasos, en donde se utilizan cilindros de doble efecto.
A- B+ A+ D- B+ A- A+C+ D- C- B- C-
D+ C+ D+
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Al presionar un botón:
1 2 3 4
A
B T
Si en una válvula de mando se presentan las señales de pilotaje al mismo tiempo se dice que
existe una sobre posición de señales lo cual ocasiona que la válvula no pueda conmutar y por lo
tanto la secuencia no se cumple y esta condición se debe corregir.
Usos de rodillos escamotables
Este método se utiliza para corregir la sobre posición de señales en las válvulas de mando.
Se utilizan rodillos escamotables en la señal que genera la sobre posición de señales y la
metodología es la siguiente:
1. Se identifican los sensores que están presentes en los pasos excluyendo el primer y el
último paso.
2. Se identifican las conexiones repetidas en los pasos.
3.
Se identifican las conexiones repetidas con una marca.4. Se cambia el tipo de accionamiento en los pasos que presenta la marca de identificación.
Realizar el esquema de distribución y el diagrama de pasos mostrados en donde se utilizan
cilindros de doble efecto. Utilizar el método de rodillos escamotables.
¢ ¢
£
¢ ¢
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¢ 00%
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0§
¢ B0 B ¢
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Al presionar un botón:
A+ B+ C+ C- B- A-
Los rodillos escamotables presentan la desventaja de que son robustos, no detectan las posiciones
reales y no pueden ser conectados en arreglos Y. Desde el inicio estos elementos están libres.
Método cascada
Este método se utiliza para evitar la sobre posición de señales en las válvulas de mando y
pertenecen a los métodos secuenciales, esto significa que debe seguirse un cierto orden(secuencia)
para que le método sea efectivo.
En este método se utilizan lineas de energía que deben alimentarse secuencialmente y esto
se logra mediante arreglos especiales de válvulas 5/2 vías.
Para aplicar este método se siguen los siguientes pasos:
1. Elaborar croquis de situación.
2. Realizar el diagrama de pasos.
3. Establecer la ecuación de movimientos.
4. Descomponer la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que en un grupo no se
presentes movimientos complementarios de un mismo elemento de trabajo.5. Dibujar elementos de mando y de trabajo en la parte superior.
6. Indicar sensores de inicio y final de carrera.
7. Dibujar tantas lineas de presión como grupos existan.
8. Dibujar tantas válvulas de memoria 5/2 como grupos existan menos uno por debajo de las
líneas de presión en un arreglo vertical.
̈
©
̈
©
̈
©
C
C
©
©
C
©
©
©
©
C
©
©
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9. Conectar las válvulas en serie de tal forma que cada señal de entrada provoque la conexión
del grupo correspondiente y a la vez emita señal para desactivar al grupo inmediato
anterior.
10. Al inicio del ciclo se deberá tener presión del último grupo donde finaliza el ciclo.
11. La última válvula de señal en cada grupo (válvulas de cambio de grupo) debe provocar el
cambio al grupo siguiente; estas válvulas se dibujan por debajo de las lineas de presión y sealimentan directamente.
12. Las válvulas que no hacen cambio de grupo se energizan al grupo que pertenecen y se
dibujan por arriba de las líneas de presión.
A+ C- A- C+ B+ C- C+
B+ B- B-
4 2
5
1
3
S2
4 2
5
1
3
S3
4 2
5
1
3
S1 S4
I
I I
III
I V
I II III IV
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Método paso a paso mí nimo
Este método pertenece a los métodos secuenciales y cumple todas las características de los
mismos. L diferencia con el método de la cascada es la forma de energizar las líneas de energía y es
por quien se logra utilizando válvulas de memoria 3/2 y válvulas ³y´.
Pasos para aplicar el método son los siguientes:
1. Elaborar croquis de situación.
2. Realizar el diagrama de pasos.
3. Establecer la ecuación de movimientos.
4. Descomponer la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que en un grupo no se
presentes movimientos complementarios de un mismo elemento de trabajo.
5. Dibujar elementos de mando y de trabajo en la parte superior.
6. Indicar sensores de inicio y final de carrera.
7. Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan.
8.
Dibujar tantas válvulas de memoria 3/2 como grupos existan por debajo de las líneas de presión y en arreglo horizontal.
9. Conectar las válvulas de memoria de tal manera que cada válvula conecte a su grupo
correspondiente tomando alimentación directa de cada una de ellas.
10. Conectar válvulas ³y´ de tal forma que las salidas de estas conecten el pilotaje de las
válvulas de memoria en donde una señal de entrada en la válvula y provocara 3 funciones:
a. Efectuar trabajo.
b. Preparar al grupo siguiente.
c. Borrar al grupo anterior
11. Verificar que el ultimo grupo este alimentado.
Método paso a paso máximo
Este método comporta igual que el método paso a paso mínimo con la única diferencia que
en la ecuación de movimientos cada movimiento genera cambio de grupo.
1
1
2
1
1
2
1
1
2
2
1 3
S1
2
1 3
S2
2
1 3
S3
1
1
2
2
1 3
S4
V
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Electroneumática
Los mandos electro neumáticos para el proceso de señales están constituidos principalmente
por unidades de conmutación por contactos. La entrada de señales se realiza mediante diversos tipos
de sensores (con o sin contacto directo), las salidas de señales llevan convertidores de señales
(electroválvulas), con actuadores neumáticos.
Un mando está representado en muchas ocasiones de la siguiente manera:
Este esquema es aplicado en los más diverso campos de la electricidad, electrónica,
neumática e hidráulica, indicándose en este la dirección de la transmisión de la señal.
El esquema se amplía si en un sistema se utilizan tecnologías diferentes, es decir si se
combinan por ejemplo la electricidad y neumática o la electricidad y la hidráulica.
En estas u otras combinaciones es necesario intercalar un paso adicional, esto es:
El bloque de conversión de señales, también se puede llamar transformador de señales o
amplificador de señales.
Este convertidor de señales tiene la función de convertir para el bloque de salida de señales
las señales que llegan de los bloques de entrada de señales o proceso de señales en señales de otra
técnica respectivamente.
La correspondencia entre elementos neumáticos y eléctricos es la siguiente:
y Pare el bloque de entrada de señales se tienen los siguientes elementos: Pulsadores,
interruptores de final de carrera, emisores de señal sin contacto (capacitivo, inductivo,
óptico, magnético)
y Para el bloque de procesamiento de señales se tienen los siguientes elementos:
Contactos electromagnéticos, relevadores (relax).
y Para el bloque de conversión de señales se tienen a las electroválvulas, las cuales
pueden ser monoestables o biestables, abarcando desde 2/2 vías hasta 5/3 vías.
y Para el bloque de salida de señales se encuentran cilindros y motores neumáticos.
Entrada de
señales
Procesamiento
de señales
Salida de
señales
Entrada de
señales
Procesamiento
de señales
Salida de
señales
Conversión
de señales
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En los esquemas electro neumáticos la representación del flujo de señales eléctricas es de
arriba hacia abajo, siguiendo el criterio Europeo, como se muestra a continuación:
Las entradas de señales son: S1, S2, y S3
El procesamiento de las señales S1, S2, y S3 lo realiza K 1
La salida de señal es Y1
Elementos de entradas de señalesEléctricas
Estos elementos tienen la finalidad de permitir la entrada de señales eléctricas provenientes
de diversas partes de un mando (equipo), con diversos tipos y tiempos de accionamiento. Si un
equipo es controlado mediante conmutación de contactos eléctricos, entonces se trata de un mando
por contacto, en caso contrario se trataría de mandos sin contacto o mandos electrónicos.
Los elementos se clasifican por su función en contactos normalmente abiertos, contactos
normalmente cerrados y contactos conmutadores.
El contacto conmutador es en realidad una combinación de un contacto normalmente
abierto y otro normalmente cerrado en posición inactiva, este interruptor solo tiene contacto con una
conexión.
El accionamiento de los interruptores o contactos puede ser manual, mecánico o a distancia
(energía de mando eléctrica, neumática).
Los interruptores con retención (pulsadores de tecla o botón) ocupan un determinado estadocuando son accionados y lo mantienen sin que sea necesario seguir accionándolo. Por lo general
estos elementos disponen de un sistema de bloqueo mecánico, sólo si son accionados nuevamente
regresan a su posición inicial.
K1 S1
K1
S3
Y1
Y1
+
-
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N.A. N.C.
Interruptores mecánicos de final de carrera
Estos interruptores permiten consultar determinadas posiciones de partes de maquinas o de
otros elementos de trabajo. Al elegir este tipo de emisores de señales los criterios a considerar serán
el esfuerzo mecánico, la seguridad al contacto y la exactitud del punto de contacto.
Detector de proximidad según el principio Reed
Este detector de proximidad cierra o abre cuando se acerca a un campo magnético (por
ejemplo un campo magnético permanente en el émbolo de un cilindro) y emite una señal eléctrica.
Los detectores de proximidad ofrecen múltiples ventajas, especialmente en casos de
numerosos procesos de conmutación, también se aplican si el espacio es demasiado reducido para el
montaje de interruptores mecánicos o si las condiciones del medio ambiente así lo exijan (polvo,
humedad, suciedad, etc.).
Detectores de proximidad Inductivos.
Estos elementos son accionados sin contacto directo, están compuestos de una parte sensoray de otra que procesa la señal.
Este tipo de detector conmuta por aproximación silenciosamente, sin rebotar y sin efecto
retroactivo, sin desgaste de contactos y sin fuerza de accionamiento.
Los detectores de proximidad inductivos solo accionan frente a objetos metálicos.
Este tipo de detectores son utilizados preferentemente en los siguientes casos:
a) Si no dispone de fuerza para el accionamiento b) Si es necesario contar con una vida útil
c) Si en el sistema se producen fuertes vibracionesd) Si las condiciones del medio ambiente son difícilese) Si son necesarias altas frecuencias de conmutación
Se debe de tomar en cuenta lo siguiente para este tipo de detectores:
a) Los detectores de proximidad deben de ser alimentados con corriente eléctrica b) La distancia de conmutación depende del material del objeto que se aproxima al detector c) Los detectores varían según se trate de circuitos de c.c. ó alterna
3
1 24
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d) La humedad y la temperatura ambiente suelen influir ligeramente en la distancia de respuesta,
por lo que, los detectores inductivos son menos sensibles a estos factores
e) Los detectores pueden provocar interferencias reciprocas por lo que deben acercarse unadistancia mínima entre ellos.
Detectores de proximidad capacitivos
Este tipo de detectores son accionados también sin contacto directo. Al igual que los
inductivos los detectores de proximidad capacitivos funcionan con un oscilador, no obstante,
tratándose de sensores capacitivos el oscilador no está activo constantemente.
Si se acerca un objeto metálico o no metálico a la superficie activa del sensor, aumenta la
capacidad eléctrica entre la conexión y superficie activa.
Cuando se rebasa determinado valor entonces empiezan oscilaciones, las cuales son
evaluadas por un amplificador que envía una señal analógica o binaria según sea el caso.
Detectores de proximidad ópticos
Dentro de los detectores de proximidad ópticos se pueden distinguir los siguientes:
a) Barrera de luz en emisor y receptor
b) Barra de reflexión compuesta de emisor y receptor incorporados en una sola caja y de unreflector por separado
c) Detectores de luz de reflexión
Este tipo de detectores son accionados sin contacto directo y su funcionamiento es atraves de
una emisión de luz de una cierta frecuencia, la cual es generada por un emisor y recibida por un
receptor
a) b)
Relé o relevador
Los relevadores son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca energía.
Los relevadores son utilizados principalmente para el procesamiento de señales. Un relevador puede
ser descrito como un conmutador de rendimiento definido y accionado electromagnéticamente.
Un relevador debe cumplir con determinados requisitos prácticos:
emiso recepto e r e r
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a) Sin necesidad de mantenimiento
b) Elevadas frecuencias de conmutación
c) Configuración de corrientes y tensiones muy pequeñas y también relativamente altasd) Velocidad de trabajo alta, es decir tiempos mínimos de conmutación
Los relés funcionan cuando se les suministra una tensión a la bobina fluyendo una corriente,ocasionando que se crea un campo magnético el cual desplaza al cilindro hacia el núcleo de la
bobina. El inducido por su parte está provisto de contactos mecánicos que pueden abrir o cerrar en
cualquier momento. El estado de los contactos se mantiene mientras este aplicada una tensión, al
interrumpirla el inducido vuelve a su posición normal por acción de un muelle.
Los relés son denominados con la letra K (K 1, K 2, K 3.....K n), las conexiones eléctricas en la
bobina se llaman A1 y A2.
Los contactos de los relevadores pueden ser todos normalmente abiertos o todos normalmente
cerrados o una combinación de normalmente abiertos con normalmente cerrados.
En los contactos se utilizan los números 1 y 2 para indicar que se trata de un contacto
normalmente cerrado y los números 3 y 4 para indicar que se trata de contactos normalmente
abiertos.
Se puede observar que la numeración de los contactos se utilizan los números 13-14, 23-24, 33-
34, 43-44, la primera cifra se refiere a la numeración de los contactos y la segunda al tipo de
contacto.
Simbologí a
13 23 33 43K1
A1
A2
11 21 31 41 K1
A1
A2
13 23 31 41 K1
A1
A2
A B
C
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Ventajas de la utilización de relevadores
a) Fácil adaptación a diversas tensiones de trabajo b) Insensibilidad térmica frente al medio ambiente. Los relés funcionan confiablemente a
temperaturas de -40ºC y 80ºC.
c) Resistencia relativamente elevada entre los contactos de trabajo desconectados
d) Posibilidad de activar varios circuitos independientes entre sie) Presencia de una separación galvánica entre el circuito de mando y el circuito principal
Desventajas de los relés
a) desgaste de los contactos por arco voltaico u oxidación de los mismos
b) Necesidad de más espacio que los transistores
c) Ruidos al conmutar d) Velocidad de conmutación limitada de 3 mseg. Hasta 17 mseg.e) Interferencias por suciedad (polvo) en los contactos.
Circuitos eléctricos
AMERICANA
PB-1
LSW-3
ICR-1 Sol-1
PSW-7
K1 S1
K1
S3
Y1
Y1
-
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EUROPEO
Funciones Lógicas
Identidad (Si):
Tabla de verdad Americano Europeo
E S
0 0
1 1
Negación (No):
E S
0 1
1 0
Conjunción (Y):
E
1
E
2
S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
SE
E
S
SE E
SE1 E2
E2
E1
S
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Disyunción (O):
E1
E2
S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Método de la bandera
1) Se elabora la ecuación de movimientos2) Se elabora un listado de secuencia NEYLE y se anota en un renglón el número de paso, que
emisores de señal están activados y el movimiento a realizar. Anotar un renglón para cada pasode la secuencia
3) Identificar que renglones tienen listados los mismos emisores de señal o este contenido uno en
otro y marcarlos con un asterisco4) Para hacer diferentes dichos pasos (renglones) utilizaremos un relevador (bandera), en el primer
renglón con asterisco se pregunta que no esté la bandera y en el segundo renglón con asterisco
se pregunta que este activada la bandera5) Del segundo paso con asterisco, un renglón antes se energiza el relevador bandera de manera
memorizada y un renglón después del segundo paso con asterisco se des energiza6) Para transportar el listado secuencial neyle a él diagrama eléctrico
a) cada renglón-paso representa una rama vertical, en el caso de que la electroválvula seamonoestable se tendrá que memorizar dicha rama
b) cada emisor de señal se conecta en serie en dicha rama tomándose los contactos abiertos de
cada sensor c) si se tienen banderas el preguntar que no esté la bandera equivale a tener un contacto cerrado de
dicho relevador y el preguntar que este activada con un contacto abierto
Nota: conectar cada rama a una bobina si las electroválvulas son biestables y si son
monoestables las ramas se conectan a un relevador y las bobinas a un contacto del relevador al que pertenecen
E1 E2
E2E1
S
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Listado de secuencia NEYLE
Pa Condiciones Ec. Acciones
a0 a1 b0 b1 c0 c1 KB1 KB2 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 KB1
KB2
y Elemento activo.
o Activación momentánea.
y Activación memorizada.
o Desactivación memoriao Elemento Inactivo
Método Cascada
Este método requiere la siguiente serie de pasos
1) Se elabora la ecuación de movimientos2) Se divide la ecuación en grupos
3) Se identifican los sensores de grupo y los sensores que hacen cambio de grupo
4) Se dibujan las líneas de alimentación del diagrama eléctrico en forma horizontal y a su vez quesean estas paralelas
5) Se dibujan entre las líneas de alimentación y del lado derecho tantas líneas horizontales y
paralelas como grupos existan en la ecuación de movimientos, a las cuales se les conoce como
líneas de alimentación de grupo6) Se dibuja al lado izquierdo de las líneas de alimentación de grupos tantos contactos un polo dos
tiros de relevador en la relación de número de grupos menos uno. Se conecta el polo del primero al contacto cerrado del segundo y así sucesivamente, el contacto común del último seconecta a 24 V. El contacto cerrado del primero alimenta el último grupo y el contacto abierto
de cada uno a su grupo correspondiente
7) Los sensores que hacen cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo que energizarán a unrelevador, dicha rama debe quedar memorizada y tirar la memoria con un contacto cerrado delrelevador del grupo siguiente. Cada una de estas ramas debe contener un contacto del relevador
del grupo anterior por medio del cual se prepara el grupo presente, con la excepción del primer
grupo8) Las bobinas que generan el primer movimiento de cada grupo se dibujan debajo de las líneas de
alimentación por grupo y se conectan directamente al grupo que pertenezcan y a la línea de 0 V.9) Los sensores que pertenecen a un grupo se dibujan bajo las líneas de alimentación de grupos y
se conectan por la parte superior al grupo que pertenezcan y por debajo a la bobina de la
electroválvula que tenga que activar
K1
IV
I
+ 24 V
Zona de cambio de grupos
Zona de grupos
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Ejemplo de un diagrama eléctrico base del método cascada para 4 grupos
Método paso a paso mí nimo
Este método requiere la siguiente serie de pasos
1) Se elabora la ecuación de movimientos
2) Se divide la ecuación en grupos
3) Se identifican los sensores de grupo y los sensores que hacen cambio de grupo
4) Se dibujan las líneas de alimentación del diagrama eléctrico en forma horizontal y a su vez que
sean estas paralelas
5) Se dibujan entre las líneas de alimentación y del lado derecho tantas líneas horizontales y
paralelas como grupos existan en la ecuación de movimientos, a las cuales se les conoce comolíneas de alimentación de grupo
6) Un contacto abierto de cada relevador de grupo conectara a 24V a su respectivo grupo
7) Los sensores que hacen cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo que energizarán a un
relevador, dicha rama debe quedar memorizada y tirar la memoria con un contacto cerrado del
relevador del grupo siguiente. Cada una de estas ramas debe contener un contacto del relevador del
grupo anterior por medio del cual se prepara el grupo presente, con la excepción del primer grupo
8) Las bobinas que generan el primer movimiento de cada grupo se dibujan debajo de las líneas de
alimentación por grupo y se conectan directamente al grupo que pertenezcan y por la `parte de abajoa la línea de 0V
9) Los sensores que pertenecen a un grupo se dibujan bajo las líneas de alimentación de grupos y se
conectan por la parte superior al grupo al que pertenecen y por la parte de abajo a la bobina de la
electroválvula que tenga que activar
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+24V
V
A0
K1
A1
K2
B0
K3
B1
K4
C0
K5
C1
K6
+24V
K3
KB1
K5
K1
KB2
Y1
0V
K3
K5
K2
K7
K7
Y2
K9
K7
KB1
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KB1
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K9
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K8 K8
Y3
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K1
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K1
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K6
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K10
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5
1
3
Y1 Y2
4 2
5
1
3
Y3
4 2
5
1
3
Y4 Y5
A0 A1
B0 B1C0 C1
2 3 5 7 9 11 12 14 15
16
17
18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 41 42 43 44
18
26
31
39
41
20 18
20
26
39
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26
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26
18 27
29
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18 36
39
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+24
0V
0
K1K2
B1
A0
1
D1
K4
4 2
5
1
3
Y1 Y2
4 2
5
1
3
Y3 Y4
4 2
5
1
3
Y5 Y6
A0 A1
B0 B1
C0 C1
K2
K1
K3
K2
K4
K3
K3
K1
K2
4 2
5
1
3
Y7 Y8
D0 D1
K1
K2
K3
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Y3 Y2Y5 Y6
C0
Y4
B0
Y7
Y8
0V
K3K1
K4
1 3 4
6
7 10 11
13
14
15
16 17 19 20
22 23
24 25
30
31
32
33
34
3
5
15
12
15
6
9
15
2
15
10
12
15
5
15
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4 2
5
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Y1
4 2
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1
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Y2 Y3
4 2
5
1
3
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1
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3
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