ELECTRONEUMATICA

ELECTRONEUMATICA

1) ESTRUCTURA

En un sistema de control pueden diferenciarse los componentes como pertenecientes a 5 grupos primarios. Estos son:

Las válvulas de vías que son activadas por solenoides y los relés pueden utilizarse como actuadores o procesadores. Si por ejemplo la válvula se utiliza para controlar un cilindro entonces ésta será para los actuadores un elemento de control. Si por el contrario se sitúa en los grupos de los procesadores entonces la válvula podrá definirse como procesadores de señal.

2) INTERPRETACIÓN SIMBÓLICA

Los componentes se representan por medio de símbolos que indican su función en el sistema. Los símbolos de los componentes se organizan de acuerdo a los niveles del sistema. Estos niveles están dispuestos según el flujo de señales, bien sea en el circuito neumático (de mando) o en el circuito eléctrico (de control).

El esquema eléctrico muestra los contactos s1, s2 y k1, k2 en el mismo grupo; k1 y k2 son elementos finales de control no obstante, en la práctica es habitual situar los contactos en línea con los otros contactos en el esquema, aunque no pertenezcan al mismo grupo. El grupo al que pertenece estos relés se identifican por la situación de los símbolos de las bobinas, en este esquema de la misma línea de Y1 y Y2. El flujo de señales en la parte neumática se representa de abajo hacia arriba, mientras que, en el esquema eléctrico se representa de arriba hacia abajo indicando que la corriente fluye desde el común positivo hacia el común negativo.

3) ELEMENTOS DE ENTRADAS DE SEÑALES NEUMÁTICAS
El contacto múltiple es en realidad una combinación de un contacto normalmente abierto y otro normalmente cerrado en posición inactiva este interruptor sólo tiene contacto con una conexión el accionamiento de estos elementos puede ser manual mecánico o a distancia con energía demanda eléctrica o energía neumática.

INTERRUPTORES

INTERRUPTORES DE CONTACTO

El accionamiento mecánico de un interruptor consiste en unir los contactos entre sí, que permiten cerrar el circuito eléctrico. Se diferencian tres tipos de contacto:

Contacto de Cierre (NO): Normalmente abierto

Contacto de Apertura (NC): Normalmente cerrado

Contacto Múltiple (NO – NC): Conmutador

INTERRUPTORES SIN RETENCIÓN

Si se requiere hacer que un equipo o una máquina se pongan en marcha, es necesario contar con un elemento que permita el paso de una señal emitida. Tal elemento puede ser un pulsador que ocupa una posición de conmutación determinada mientras que está activado.

Contacto de Cierre (NO)

Contacto de Apertura (NC):

Contacto Múltiple (NO – NC):

INTERRUPTORES CON RETENCIÓN

Un ejemplo de interruptor con retención es el botón, el cual mantiene su posición por defecto mecánico cuando es accionado. Solo accionándolo nuevamente desbloquea su posición y regresa a su estado inicial. Los interruptores retenidos o conmutadores ocupan un determinado estado cuando son accionados y lo mantienen sin que sea necesario seguir haciéndolo. Por lo general estos elementos disponen de un sistema de bloqueo mecánico, regresan a su posición inicial solos y son accionados nuevamente.

SENSORES

Bajo este término agrupamos a todos aquellos elementos que en alguna forma brindan señales, O sea que describen el estado momentáneo de algún elemento o componente. Estos pueden usarse y adaptarse a todas las magnitudes físicas medibles conocidas como, por ejemplo la corriente eléctrica, la tensión, la temperatura, el peso, niveles de llenado, velocidades, etc. Para nuestros comandos y regulaciones usuales necesitamos la señal en forma de una corriente o tensión con el fin de poder trabajarla y transformarla, por esta razón la mayoría de los sensores son a la vez transformadores los cuales, por ejemplo transforman una temperatura en una señal eléctrica aprovechable. En este curso trataremos cuatro grupos principales de sensores:

FINAL DE CARRERA MECÁNICO

Cuando la leva de contacto pasa por el punto se encuentra el final de carrera éste se acciona y entrega una señal al comando o regulación. Un problema que aparece en estos componentes es el desgaste de los contacto en un accionamiento por efecto de la chispa entre ambos. Estos elementos son muy económicos.

COMANDADOS POR FIN DE CARRERA MECÁNICOS

FIN DE CARRERA MECÁNICO DE ACCIÓN BASCULANTE

FIN DE CARRERA MECÁNICO DE ACCIONAMIENTO POR RODILLO

DETECTOR DE PROXIMIDAD MAGNÉTICO

El principio Reed permite dejar de lado los problemas evidenciados anteriormente; pues aquí la conexión se produce en una cápsula, en donde se ha hecho vacío, y esto imposibilita la producción de un arco. Este tipo de detector está compuesto un contacto Reed fundido en un bloque de resina sintética. Este contacto cierra cuando se acerca un campo magnético por ejemplo, a un campo magnético permanente en el émbolo de un cilindro y emite una señal eléctrica. Las conexiones eléctricas están fundidas en el bloque de resina. La mayoría de estos reed switch muestran su punto de conexión a través de un led adicional.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN CONTACTO REED (REEDSWITCH)

ESQUEMA DE UN CILINDRO NEUMÁTICO CON ÉMBOLOS MAGNÉTICO

DETECTORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS

Los elementos accionados sin contactos se usan cada vez más en las técnicas de mandos. Estos elementos están compuestos de una parte sensora y de otra que procesa las señales. Los detectores inductivos de proximidad son elementos que tienen grandes ventajas. Se componen básicamente de un oscilador con una etapa posterior de relajación y un amplificador de señales. Un oscilador no es otra cosa que un circuito que consta de una bobina y un condensador en oscilación que se excita con su propia frecuencia. Los detectores de proximidad inductivos todo lo racional frente a objetos metálicos.

ESQUEMA FUNCIONAL DEL DETECTOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO

ESQUEMA DE COMANDO DE UN CILINDRO NEUMÁTICO

DETECTORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS

Los detectores de proximidad inductivos sustituyen fácilmente a los detectores mecánicos de final de carrera, aunque sus aplicaciones y su montaje existen ciertos conocimientos técnicos. Por otro lado, la teoría y el uso de los detectores de proximidad capacitivos son mucho más complicados. El sensor de proximidad capacitivo contiene, al igual que el inductivo, un oscilador que también sale de un circuito oscilante. Este oscilador no oscila constantemente, si acercamos un objeto metálico o no metálico a la superficie censado el oscilador comienza a oscilar. La sensibilidad con la que esto sucede es regulable.
El sensor capacitivo se adapta especialmente a la medición de niveles de carga ya que aquí el medio a medir no necesita ser metálico, por ejemplo, la bencina, agua, granulados, aceite, harina, azúcar, etc.

ESQUEMA FUNCIONAL DEL DETECTOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO

ESQUEMA DE COMANDO DE UN CILINDRO NEUMÁTICO

DETECTORES DE PROXIMIDAD ÓPTICOS

Un sensor óptico trabaja con el principio de reflexión y según el material. Una ventaja radica en que gran parte de los materiales, sean eléctricos o no, reflejan luz o no la dejan pasar. El emisor se compone de un diodo luminoso de luz y radiante. El receptor consta de un fototransistor este registra la luz que llega. Como es natural emisor y receptor necesitan etapas de amplificación para tener señales claras. Según las necesidades constructivas puede usarse cualquiera de las tres versiones. Como vemos todos los sensores descritos tienen su campo de amplificación definida.

ESQUEMA FUNCIONAL DEL DETECTOR DE PROXIMIDAD ÓPTICO

Estos son los tipos de detectores ópticos que existen:

Barreras de luz con emisor y receptor individuales

Barreras reflectivas con emisor y receptor en un cuerpo, y por separado el reflector

Palpador reflectivo con emisor y receptor en un cuerpo, pero donde el objeto a identificar sirve de reflector (distancias cortas y cuerpo reflectivo)

4) RELES

Un relé es un interruptor de accionamiento electromecánico que encuentra amplificación fundamentalmente en el campo de las tensiones o corrientes bajas. Son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca energía. Los relés son utilizados principalmente en técnicas de transmisión por señales. Un relé puede ser descrito como un conmutador de rendimiento definido y accionado electromagnéticamente mediante la conexión de una corriente de excitación puede cerrarse o abrirse un circuito eléctrico luego del corte de la corriente de excitación todos los contactos vuelven a su posición normal un relé consta en su forma más simple de un solenoide con núcleo de hierro resortes y un inducido de hierro dulce el inducido es giratorio.

Representación y esquematización

Para simplificar la lectura de los esquemas eléctricos, se utilizan símbolos para los relés. Lineamientos:

En el ejemplo siempre 2, 4 nos indica que se trata de contactos normalmente abiertos. Este símbolo muestra un relé con 4 contactos normalmente cerrados también, en este caso, se recurre a una numeración correlativa y las cifras 1 y 2 nos indican que se trata de contactos normalmente cerrados. si se necesitan contactos diferentes se utilizan reales que tienen una combinación de contactos normalmente abiertos y normalmente cerrado. Este tipo de identificación es muy útil en la práctica ya facilita considerablemente la conexión de los relés.

Relé temporizador: cierre retardado

Este relé no puede omitirse en este curso. Con un relé temporizador puede retardarse la conexión (como este caso) desconexión de la bobina del mismo. Luego de conectar la corriente de excitación transcurre un tiempo hasta que se activa la bobina del relé y se cierran o abren los respectivos contactos.

El diagrama de funcionamiento que muestra los estados de las señales indica claramente que después de accionarse el pulsador s1 primero tiene que transcurrir el tiempo t que se haya gustado para que sea excitado el relé.

Relé temporizador: apertura retardada

Luego de desconectar la corriente de excitación transcurre un tiempo hasta que se desactiva la bobina del relé y de esta manera retarde, por ejemplo, un contacto normalmente abierto(NO) a abrirse.

El diagrama de funcionamiento muestra claramente que al soltar el pulsador s1 primero tiene que transcurrir el tiempo de retardo t que se haya gustado y sólo entonces desconecta el relé k1

5) CONTACTORES ELECTROMAGNÉTICOS

Los interruptores simples o múltiples no siempre son actuados manualmente. Dentro de los aparatos de conexión eléctrica se encuentran los contactores para tensiones elevadas y grandes corrientes. Son de accionamiento electromagnético capaces de activar grandes potencias con pequeñas potencias de mando.

Los contactores electromagnéticos tienen numerosas aplicaciones, son utilizados para poner en marcha motores estufas acumuladoras nocturnas calefacciones equipos de aire acondicionado grúas etcétera.

6) ELECTROVÁLVULAS

Sistema de conversión electromagnética

Para utilizar mandos electroneumáticos es necesario usar sistemas de conversión. El uso de convertidores permite aprovechar las ventajas que ofrecen ambos medios. Los convertidores que analizamos en este curso son electroválvulas que se encargan de convertir las señales eléctricas en señales neumáticas.

Estás electroválvulas están compuestas de una válvula neumática como medio de generar una señal de salida y de un accionamiento eléctrico denominado solenoide la aplicación de una corriente al solenoide genera una fuerza electromagnética que desplaza la armadura conectada al cuerpo de la válvula. Cuando se corta la corriente que alimenta el solenoide cesa su fuerza permitiendo que un muelle interno devuelva la leva de la válvula a su posición inicial esa parte ofrece informaciones y explicaciones sobre los convertidores más importantes

ELECTROVALVULA 2/2 VÍAS

En estado de reposo esta válvula se encuentra cerrada. Se trata de una válvula de asiento accionada unilateralmente.

ELECTROVÁLVULA 3/2 VÍAS: ASIENTO

Por su construcción, este tipo de electroválvula se denominan de asiento. Es accionada unilateralmente y con reposición por muelle. La válvula está abierta en posición de reposo.

ELECTROVÁLVULA 3/2 VÍAS: PILOTADA

La diferencia entre esta válvula y la de control directo es la adición de un pilotaje interno. La fuerza que genera el solenoide es amplificada por la válvula piloto, proporcionando una mayor fuerza de actuación.

ELECTROVÁLVULA 4/2 VÍAS: ASIENTO

Este tipo de electroválvula se compone de dos válvulas 3/2 vías y tienen la función de controlar un cilindro de doble efecto o de controlar otras válvulas. El inducido abre el Paso como consecuencia de una señal eléctrica. El aire comprimido actúa sobre los émbolos de la válvula permitiendo la conmutación.

ELECTROVÁLVULA 4/2 VÍAS: PILOTADA

Es similar a la combinación de dos válvulas 3/2 vías una normalmente cerrada y otra normalmente abierta. Mientras una se encuentra en reposo la otra estará activa.

ELECTROVÁLVULA 5/2 VÍAS: CORREDERA

La electroválvula 5 2 vías, cumple la misma función que la electroválvula 4/2 vías. Simplemente tiene otro sistema constructivo. La electroválvula de 4/2 vías es una válvula de asiento, mientras que la electroválvula 5/2 vías es una válvula corredera. La conmutación del inducido se produce por una señal eléctrica. El aire atraviesa el canal de la válvula en dirección del émbolo de esta, conmutandolo.

ELECTROVÁLVULA 5/2 VÍAS: PILOTADA

Debido al corto recorrido de conmutación, las bajas fuerzas de fricción y el accionamiento por pilotaje, esta válvula puede usar un solenoide pequeño, lo cual le proporciona un breve tiempo de respuesta.

ELECTROVÁLVULA 5/2 VÍAS: DOBLE PILOTAJE

Los tipos de válvulas expuestas anteriormente utilizan un muelle para regresarla a su posición inicial, es decir, que el solenoide accionado va la válvula en un sentido y el muelle en el otro; si el solenoide quedaba sin tensión, la válvula retornaba por acción del muelle. En estas, sustituimos el muelle por otra bobina.

Esta válvula cuenta de cada lado con un piloto comandado eléctricamente, para conectar el lado izquierdo basta un impulso de conexión Y1 para llevar a la corredera a la conmutación. La corredera permanecer en esta posición hasta que el lado derecho se le dé un impulso eléctrico Y2. Ahora bien ¿qué pasa si le damos impulsos simultáneos al lado izquierdo y derecho? La válvula está construida de forma tal de que a impulso simultáneos en ambos lados la corredera quede en la última posición adoptada, para garantizar de esta forma conexiones bien definidas.

CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN DE LAS VÁLVULAS

El control de los estados de conmutación de las válvulas es muy importante en los circuitos de control, sobre todo en aquellos con muchos actuadores. Por ello es importante comprender las características de conmutación de las válvulas, que son definitivas en la simplicidad y efectividad de circuito. Atendiendo las características de retención o comportamiento memorizante, las válvulas pueden ser:

En electroneumática las válvulas de vías monoestables son las que utilizan como acción principal un solenoide y para retornarla a su posición inicial usan un muelle. Estas válvulas monoestables no tienen comportamiento memorizante, es decir, que al caer la tensión regresan a su posición inicial. Por otro lado las válvulas de vías biestables si tienen comportamiento memorizante, por lo que se conocen como válvulas de memoria y utilizan un doble solenoide. Para conmutar la válvula debe haber tensión en una de las bobinas, esto se logra con un simple pulso de 10 a 25 milisegundos aplicado a una de las bobinas. Esta posición permanece hasta que se aplica una señal en la otra bobina.

7) Convertidor de Señales neumático - eléctrico: Presostato

Hasta este punto de curso hemos conocido sistemas que transforman una señal eléctrica en una señal neumática, como las electroválvulas. También puede darse la situación inversa con un presostato.

En un sistema neumático se establece, en un tiempo determinado, una presión que debe ser informada al programador. A esta presión hay que transformarla, entonces, en una señal eléctrica, para ello usamos un presostato que a una determinada presión cierra un contacto como un interruptor se entrega entonces una señal eléctrica al control.

8) SIMBOLOGIA

Las siguientes representaciones cumplen con la Norma DIN/ISO 1219 y 40713

INTERRUPTORES Y CONTACTORES