Electroneumatica

Electroneumática En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando. Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos

M.C Guillermo Sandoval Benítez

1

Dispositivos eléctricos El conjunto de elementos que debemos de introducir para lograr el accionamiento de los actuadores neumáticos son básicamente: * Elementos de retención * Interruptores mecánicos de final de carrera. * Relevadores. * Válvulas electroneumáticas

M.C Guillermo Sandoval Benítez

2

Elementos de retención Son empleados, generalmente, para generar la señal de inicio del sistema, o en su defecto, para realizar paros, ya sea de emergencia o sólo momentáneos. El dispositivo más común es el botón pulsador. Elemento pulsador

Elemento de conmutación Conexiones Resorte

Botón pulsador normalmente abierto. M.C Guillermo Sandoval Benítez

3

Interruptores mecánicos de final de carrera Estos interruptores son empleados, generalmente, para detectar la presencia o ausencia de algún elemento, por medio del contacto mecánico entre el interruptor y el elemento a ser detectado. Dispositivo mecánico de activación Contactos

Interruptor final de carrera, normalmente abierto. M.C Guillermo Sandoval Benítez

4

Relevadores Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y de una serie de contactos que se encuentran normalmente abiertos o ce rrados. El principio del funcionamiento es el de hacer pasar corriente por una bobina generando un campo magnético que atrae a un inducido, y éste a su vez, hace conmutar los contactos de salida. Son Ampliamente utilizados para regular secuencias lógicas en donde intervienen cargas de alta impedancia y para energizar sistemas de alta potencia.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

5

Relevadores Alimentación Salida de servicio

Entrada

Contacto

En la figura se observa el principio del funcionamiento del relevador como un simple contacto. Cuando se recibe una señal de entrada, la bobina genera un campo magnético provocando el cierre del contacto. A la salida del servicio se conecta la carga a ser activada. En la siguiente figura se observa un relevador comercial que ofrece más de una salida, todas a la vez, siendo algunas de ellas normalmente cerradas. M.C Guillermo Sandoval Benítez

6

Esquema del relevador Resorte de reposición Bobina Aislamiento Contacto

Núcleo

M.C Guillermo Sandoval Benítez

7

Relevadores La representación simbólica de un relevador es la siuiente: A1

13

23

33 43

14

24 34 44

K1 A2

K1 identifica al relevador número uno. A1 y A2 identifican a las terminales del relevador. La numeración identifica a la primer cifra con la cantidad de contactos, mientras que la segunda cifra (3 y 4) indican que se trata de contactos normalmente abiertos. Para contactos normal mente cerrados se emplean en las segundas cifras los números 1 y 2, respectivamente. M.C Guillermo Sandoval Benítez

8

Relevadores Para el caso de relevadores que emplean contactos tanto normalmente abiertos como cerrados, tenemos la siguiente representación A1

13 23

33 43

31

41

K1 A2 14

24 34 44

32

M.C Guillermo Sandoval Benítez

42

9

Válvulas El dispositivo medular en un circuito electroneumático, es la válvula electroneumática. Esta válvula realiza la conversión de energía eléctrica, proveniente de los relevadores a energía neumática, transmitida a los actuadores o a alguna otra válvula neumática. Esencialmente, consisten de una válvula neumática a la cual se le adhiere una bobina sobre la cual se hace pasar una corriente para generar un campo magnético que, finalmente, generará la conmutación en la corredera interna de la válvula, generando así el cambio de estado de trabajo de la misma, modificando las líneas de servicio.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

10

Válvulas La representación de una válvula electroneumática 3/2 de regreso por resorte, es como lo muestra la figura: A Bobina

P

R

M.C Guillermo Sandoval Benítez

11

Circuito electroneumático Considérese el caso de controlar la entrada y salida del vástago de un cilindro neumático empleando válvulas electroneumáticas. La propuesta de solución, necesariamente deberá de incluir relevadores, válvulas electroneumáticas, botones de salida y de regreso, y por supuesto, el actuador. El circuito neumático de solución se muestra en el diagrama siguiente.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

12

Circuito electroneumático

M.C Guillermo Sandoval Benítez

13

Circuito electroneumático El diagrama eléctrico sería el siguiente. + K1 B1

K1

K2

B2

K2

Y1

Y2

-

M.C Guillermo Sandoval Benítez

14

Circuito electroneumático El diagrama eléctrico anterior se puede entender de la siguiente manera: El botón pulsador B2 se activa provocando que el circuito se cierre a través de K2, la bobina del primer relevador. Como consecuencia de esto, el contacto K2 se cierra, por lo cual la bobina Y2 de la válvula electroneumática se energiza, manteni endose activo el estado derecho, por lo cual se permite la entrada de aire a presión hasta el cilindro, manteniendo retraído el vástago. Si se desea extender el vástago del cilindro será necesario oprimir el botón pulsador B1, provocando la misma secuencia que se ha explicado con el botón B2.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

15

Circuitos de autoretención Obsérvese en el circuito eléctrico de solución lo siguiente: Las bobinas de las válvulas elecroneumáticas se mantienen activas solamente durante el instante de pulsación de los botones. Esto podría resultar desventajoso y hasta cierto punto peligroso en algunas situaciones especiales. Para resolver esto, se emplean los circuitos denominados”circuitos de autoretención”. El esquema de los circuitos se muestra enseguida.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

16

Circuitos de autoretención K1

Marcha

Marcha

Paro

Paro K1

K1

K1

Y

Prioridad a la activación

Y Prioridad a la desactivación

M.C Guillermo Sandoval Benítez

17

Circuitos de autoretención Cuando el botón de marcha es pulsado, la bobina Y se mantiene activada en ambos circuitos hasta que el botón de para haya sido pulsado. La diferencia en los circuitos se puede apreciar de la siguiente manera. Suponga que le botón de para está desactivado. Si en el circuito de activación prioritaria se oprime el botón de marcha, la bobina Y queda activada pero no se retiene, a menos que el pulsa dor se mantenga oprimido. En cambio, en el circuito de desactivación prioritario, será imposible cerrar el circuito ya que el botón de para se encuentra abierto y por lo tanto Y nunca se energizará.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

18

Ejercicios de electroneumática Construir el diagrama neumático y eléctrico para el problema anterior considerando los siguientes contextos: a) Empleando sensores de final de carrera para garantizar los estados del actuador. El circuito será sin autoretención. b) El circuito será con autoretención. Se pueden emplear sensores, si es necesario.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

19

Electrohidráulica En la actualidad, en las medianas y grandes empresas de producción, se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear elevadas cantidades de energía. El empleo de la energía hidráulica se hace presente en este momento. Máquinas de producción y montaje; equipos de elevación; prensas; máquinas de moldeo; grúas, entre otros, son áreas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones que tanto la energía neumática como eléctrica no son apropiadas ya sea por razones económicas o por las magnitudes delos esfuerzos requeridos.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

20

Electrohidráulica Esencialmente hablando, la diferencia que existe en el área de diseño de circuitos es poca entre la neumática y la hidráulica. La robustez de los elementos hidráulicos, como es de suponerse, es mayor que en los neumáticos. Dispositivos de seguridad y el empleo de bombas en vez de compresores son algunas de esas diferencias. Por lo mismo, no existe mayor dificultad para pasar de manera inmediata a la solución de problemas simples en el área de la electrohidráulica.

M.C Guillermo Sandoval Benítez

21

Ejemplo Ejemplo. Un cilindro hidráulico debe de moverse para trasladar la carga que soltará un montacargas. El montacargas dejará las cajas sobre la plataforma del cilindro a la altura del segundo piso, e inmediatamente después el cilindro deberá de comenzar a despla zarse hacia abajo para posicionar la carga en el primer piso. Debe de considerarse, a manera de seguridad, que el cilindro pueda ser detenido en puntos intermedios de su recorrido. Considérese la utilización de sensores, si es posible. El planteamiento de la solución se debe de dar desde el punto de vista de la electrohidráulica. Ver figura. M.C Guillermo Sandoval Benítez

22

Ejercicio

M.C Guillermo Sandoval Benítez

23