Manual Electroneumatica

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MANDOS ELÉCTRICOS. Cadena de mando. Una aproximación al desarrollo de un sistema de control es la de ver el sistema como si tuviera tres secciones definidas. Estas comprenden los dispositivos de salida, los componentes que controlan las salidas y los elementos que proporcionan las entradas y la información realimentada. Estas divisiones representan una cadena de mando en donde las señales y la energía fluyen en un sentido identificable hacia el circuito.

SALIDA DE SEÑALES

PROCESAMIENTO DE SEÑALES

ENTRADA DE SEÑALES Figura 1 – Cadena de mando.

El flujo de señales. El controlador puede ser representado con un bloque que puede descomponerse posteriormente. Un mando también puede descomponerse en bloques para mostrar la disposición de los componentes individuales. Al mismo tiempo, esto muestra el flujo de señales. La cadena de mando se caracteriza por un flujo que va desde la entrada de señales, a través del procesamiento de estas, hacia la salida de señales y la ejecución de las instrucciones. En términos de hardware, esto significa que para estas señales deben existir los dispositivos de entrada, dispositivos de procesamiento y dispositivos de salida. Los dispositivos físicos pueden ser interruptores reed, sensores electrónicos, relés, convertidores PE y actuadores neumáticos.

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Cilindros Motores Indicadores

Dispositivos actuadores

Válvulas de mando y distribuidoras

Elementos finales de mando

Válvulas de vías Válvulas de caudal Válvulas de presión Válvulas de bloqueo

Elementos procesadores

Interruptores Pulsadores Finales de carrera Programadores Sensores de proximidad

Elementos de entrada

Figura 2 – Flujo de señales.

Para el diseñador y el responsable de mantenimiento de sistemas con mandos eléctricos es importante identificar los niveles dentro de un circuito. Cada nivel tiene una determinada tarea relacionada al paso o procesamiento de las señales. Los niveles pueden utilizarse para ayudar en los siguientes procesos: • • • •

Situación de los componentes en el esquema. Identificación del tamaño físico, tensión e intensidad nominal de componentes que indica si una sección debe utilizar un relé o un contactor. Para determinar disposiciones de consola. Para que el personal de mantenimiento pueda identificar y localizar claramente los componentes.

Utilizando la cadena de mando como guía, los dibujos pueden desarrollarse de una manera uniforme y estructurada. La cadena de mando también proporciona una base a partir de la cual los circuitos pueden desarrollarse metódicamente.

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Por ejemplo, la estructura de la cadena de control puede utilizarse como guía para: • • •

Agrupar componentes con funciones similares, por ejemplo en la etapa de entrada de señales, siempre que sea posible, todos los pulsadores y finales de carrera deberían agruparse. Minimizar el número de líneas que se cruzan en las secciones potencia y eléctrica del esquema. Producir dibujos con una metodología uniforme, simplificando así la lectura del esquema.

Figura 3 – Diagrama de mando.

La parte neumática o hidráulica del dibujo se representa el flujo de señales de abajo hacia arriba. En el esquema eléctrico se representa de arriba hacia abajo, implicando que la corriente fluye desde el común positivo (+) hacia el común negativo (−). El concepto de cadena de mando en el desarrollo de circuitos, debe ser tratado como una guía, más que como una regla rígida. Tipos de señal. Los sistemas de mando utilizan una gran variedad de señales para controlar el flujo de energía a través de la cadena de mando. Las tres formas de señales se utilizan en varias tecnologías incluyendo neumática, electricidad, hidráulica y electrónica. En electroneumática y electrohidráulica, generalmente se utilizan señales binarias.

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Sistema de mando analógico: Es aquel sistema de control que funciona predominantemente con señales analógicas, en la sección de procesamiento de señales (DIN 19237) Sistema de mando digital: Es aquel sistema de control que funciona principalmente con señales digitales en la sección de procesamiento de señales (DIN 19237). Sistema de mando binario: Es aquel sistema de control que funciona principalmente con señales binarias en la sección de procesamiento de señales y en donde las señales binarias no son parte de una representación de datos (DIN 19237).

Sistemas de mando

Sistemas de mando analógicos

Sistemas de mando digitales

Sistemas de mando binarios

Figura 4 – Señales de un sistema de mando.

Alimentación eléctrica y sus características. Un alternador simple consiste en un estator con imanes de polaridad opuesta y un rotor o inducido bobinado con muchas vueltas de conductor de cobre. Cuando el inducido gira cortando los campos magnéticos se induce una tensión. A medida que aumenta la velocidad de rotación, aumenta la tensión inducida. Otro método de generar corriente es por electrólisis. Si dos placas (electrodos) de diferentes materiales tales como zinc y cobre se sumergen en una solución salina (p. ej. agua salada) se produce una acción galvánica, las placas se cargan y se produce una tensión. En mandos eléctricos, las baterías, si se utilizan, son generalmente para fines de salvaguarda. Esto es, en caso de fallo de la tensión principal de alimentación, se mantiene una reserva de energía eléctrica para las funciones de emergencia, alarmas, pilotos, etc. 14

Un sistema que utilice CA, puede requerir la utilización de una fuente de alimentación consistente solo en un transformador. Donde se necesite DC, la CA debe rectificarse, filtrarse y regularse para proporcionar una salida de DC con una componente muy baja o nula de CA remanente (rizado). La fuente de alimentación debe poder alimentar desahogadamente la corriente total del sistema sin sobrecargarse. Debe tenerse en cuenta también la posibilidad de que posteriormente se efectúen ampliaciones y que las necesidades de alimentación aumenten. Allí donde la fuente de alimentación se monte en un espacio cerrado, es primordial una ventilación adecuada. La fuente de alimentación debe estar situada de tal forma que no pueda transferirse calor a otros elementos sensibles circundantes, tales como circuitos impresos y elementos de control. En algunas instalaciones suelen emplearse ventiladores para la refrigeración de la fuente de alimentación.

Figura 5 – Fuente de alimentación DC.

Circuito eléctrico. Abajo se muestra un circuito completo formado por una batería, un elemento de consumo (lámpara), un interruptor e hilos de conexión. Cuando se cierra el interruptor, la corriente fluye por la lámpara y luce.

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Interruptor

Batería

Lámpara Figura 6 – Circuito eléctrico.

No todos los materiales pueden utilizarse como portadores de energía eléctrica. Hay materiales que conducen la electricidad (denominados conductores) y materiales que no conducen la electricidad (no conductores o aislantes). Los metales son buenos conductores. Los plásticos, vidrio y porcelana son aislantes. La resistencia al paso de una corriente en un conductor depende del tipo de material, su sección y su longitud. En el circuito que hemos puesto como ejemplo, la lámpara es la resistencia. En los circuitos eléctricos la resistencia puede ser la bobina de un solenoide, un motor eléctrico o un dispositivo de señal acústica; a ellos nos podemos referir como "resistencia de carga" o simplemente L. La ley de Ohm. Ya que es la tensión lo que hace subir la intensidad, un incremento de tensión, provocará un incremento de intensidad en un circuito. Observar en el circuito superior que un descenso en la resistencia provoca un incremento en la intensidad, pero la tensión permanece inalterable. Utilizando la fórmula: I=

V R

Donde con: V=10 V y R=5Ω (Ohm), provoca el paso de una corriente de 2 Amperios.

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Extremando la situación, si R se reduce a 0 Ohm, se produce un cortocircuito. Las fuentes de alimentación disponibles comercialmente tienen una intensidad nominal. La fuente de alimentación debe tener capacidad para alimentar todas las necesidades del circuito, incluyendo los elementos de conmutación. La intensidad es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia. La ley de Ohm es la base para muchos de los cálculos relacionados con la corriente eléctrica. Principio de funcionamiento de un solenoide. Si a un conductor se le da la forma de una circunferencia y se hacer circular por él una corriente, se forma una fuerza electromotriz (FEM). Las líneas de fuerza alrededor del conductor se concentran por la forma circular. Esta forma circular concentra la FEM en un sentido, mientras que en un conductor recto, se extiende en su longitud. Añadiendo vueltas al conductor, el campo magnético se fortalece y se incrementa la FEM. Para aplicaciones en solenoides, un electroimán consistente en simples bobinas de hilo no generan suficiente FEM para mover las levas de la mayoría de las válvulas. La FEM se incrementa mucho con el mismo consumo de corriente, si la bobina se forma alrededor de un núcleo de hierro dulce, en lugar de hacerlo al aire.

Figura 7 – Principio de funcionamiento de un solenoide.

Solenoides de corriente continua.

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Los solenoides de DC tienen un núcleo de hierro dulce, esto asegura un diseño sencillo y robusto. El calentamiento que se produce durante el funcionamiento depende de la resistencia (R) de la bobina del solenoide y por lo tanto de la intensidad (I). El núcleo sólido de hierro también proporciona un medio óptimo de conducción del campo magnético.

Figura 8 – Bobina DC, conector y led.

Cuando se excita un solenoide de DC, la intensidad (I) crece lentamente. Durante la creación del campo magnético la inductancia de la bobina produce una fuerza contraelectromotriz que se opone a la tensión aplicada. Esto explica la acción ligeramente amortiguadora de los solenoides en DC. Los solenoides en DC ofrecen ventajas y desventajas: • • • • • •

Funcionamiento suave Fácilmente conectables Baja potencia de excitación Baja potencia de mantenimiento 6 Larga duración, del orden de 100 x 10 maniobras Silenciosos

• • • • •

Se producen sobretensiones al desconectar Se requiere una supresión del arco Desgaste de los contactos por las altas tensiones inducidas Se requiere un rectificador si solo se dispone de CA Largo tiempo de respuesta

Cuando se desconectan cargas inductivas tales como bobinas, el campo magnético se colapsa; esto puede provocar una tensión inducida de muchas veces la tensión aplicada.

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Esta alta tensión inducida puede dañar el aislamiento del devanado de la bobina. Esto provoca arcos entre los contactos de los interruptores y relés provocando un rápido desgaste e incluso en casos extremos la soldadura de los contactos. Una solución es montar un supresor de arco. Por ejemplo, un condensador en paralelo con el interruptor (S). El condensador absorbe la sobrecorriente durante la desconexión. Para evitar la descarga brusca del condensador al cerrar el interruptor, se requiere una resistencia (R) que mantenga la descarga de corriente a un valor bajo.

S

C

R

L

Figura 9 – Supresión de arco con una combinación RC.

Se conecta una resistencia en serie con el condensador (C). El circuito está protegido siempre que la resistencia (R) no sea excesivamente pequeña. Un valor demasiado pequeño anularía el interruptor (S) y excitaría permanentemente la bobina (L) del solenoide.

S

L

D

Figura 10 – Supresión de arco con un diodo.

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Un método muy común de absorber el arco es la utilización de un diodo conectado en paralelo con la bobina (L). Cuando se conecta un diodo con su ánodo orientado hacia el positivo (+), conduce la corriente y se dice que está directamente polarizado. Por lo tanto, en un circuito de supresión, el diodo debe estar polarizado inversamente de forma que cuando se acciona el interruptor no se produzca un cortocircuito. La corriente que fluye en los solenoides con núcleo de hierro, causa unas corrientes parásitas que generan calor. Una solución a esta pérdida de energía, es la de utilizar finas hojas laminadas montadas en capas y aisladas entre sí con barniz o poliuretano. Solenoides de corriente alterna. Otro tipo de pérdida de energía sucede con los solenoides de CA, denominada pérdida por histéresis, causada por la CA que tiene que compensar constantemente la tendencia del núcleo a mantener su estado magnético. El núcleo laminado minimiza estas pérdidas. Sin embargo, aún se genera una elevada temperatura en un solenoide funcionando con CA. Cuando se excita una bobina con CA, se solicita una elevada intensidad. La intensidad de llamada, depende de la impedancia (Z), de la resistencia (R) del bobinado y de la inductancia (L). En proporción con esta elevada corriente (I), la fuerza de tracción es correspondientemente grande. Esto produce tiempos de conmutación relativamente cortos. El espacio de aire entre la armadura y el núcleo afecta al nivel de la corriente de mantenimiento (I). El espacio de aire debería ser mínimo en funcionamiento. Durante la conexión de un solenoide de CA, la inductancia de la bobina induce inicialmente elevados picos de tensión, que eventualmente afectan durante unos pocos milisegundos a una corriente alterna estable. Ventajas y desventajas de los solenoides en CA: • • • • • • • •

Breves tiempos de conmutación Grandes fuerzas de tracción Generalmente no se requiere supresión de arcos Elevada fatiga mecánica Se alcanzan elevadas temperaturas si queda espacio de aire Elevado consumo Número de ciclos de conmutación limitado; dependiente de la carrera Sensible a sobrecargas, bajo voltaje y restricciones mecánicas

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2. COMPONENTES ELÉCTRICOS. En los sistemas de mando eléctrico, una consideración importante es la terminología utilizada para describir la posición de los componentes y en qué forma transfieren la energía. Dos de los términos más utilizados son: • •

Normalmente cerrado Normalmente abierto

Cuando nos referimos a una válvula normalmente cerrada (NC), esto significa que en estado de reposo no fluye la energía desde la alimentación a través de la válvula. El término "cerrado" se refiere a que la señal está bloqueada en el componente neumático.

Figura 11 – Válvula normalmente cerrada.

Un interruptor eléctrico normalmente cerrado (NC), en su estado de reposo permite el paso de la electricidad, alimentando la salida. El término "cerrado" se refiere aquí a la posición física de los contactos en estado de reposo.

Figura 12 – Interruptor normalmente cerrado.

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Interruptores. Los interruptores se distinguen en primer lugar por la configuración de sus contactos: • • •

Normalmente abiertos (paso de 3 a 4) Normalmente cerrados (paso de 1 a 2) Contactos conmutadores (paso de 1 a 2 ó de 1 a 4)

Al accionarlo, un contacto normalmente abierto (NA) permite el paso de la corriente, mientras que un contacto normalmente cerrado (NC) impide el paso de la corriente. Los contactos conmutadores (CO) pueden utilizarse como abiertos o cerrados.

Figura 13 – Configuración de los contactos (abierto, cerrado, conmutable).

En terminología eléctrica también se hace referencia a los interruptores como "cerradores" o "abridores" de un circuito.

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Los interruptores pueden consistir en un simple par de contactos normalmente abiertos, cerrados o conmutados. Se dispone también de configuraciones con varios contactos combinados NA, NC y CO, accionados por el mismo elemento accionador. También se dispone de un amplio abanico de posibilidades de accionamiento, tales como pulsadores, levas mecánicas, rodillos o accionamientos neumáticos. En el caso del interruptor normalmente abierto, cuando se presiona el pulsador se cierra el circuito a través del contacto y en el caso del normalmente cerrado se abre. El efecto de muelle de estos contactos se obtiene utilizando materiales como el berilio que tiene unas buenas características de conductividad eléctrica y excelente flexibilidad. También se dispone de una amplia gama de ejecuciones. Los interruptores que muestra la figura se conocen como pulsadores de acción momentánea. Esto significa que durante la acción, el contacto invierte su estado, mientras que al cesar la acción, los contactos regresan a su posición inicial. Selección del interruptor. Al seleccionar un interruptor deben considerarse: • • • •

La tensión e intensidad nominal de los contactos El nivel de aislamiento eléctrico de la caja de pulsadores El número y configuración de los contactos El método de accionamiento y ejecución de los contactos

En los interruptores accionados mecánicamente, debe prestarse especial atención a las especificaciones del fabricante para su montaje, ángulo de ataque de los accionadores (levas, etc.), velocidad de accionamiento, duración. Identificación de los contactos. En interruptores simples, la configuración de contactos se identifica fácilmente; por ejemplo, un interruptor NA de un solo contacto, tiene una conexión de entrada y una de salida. Otros, como los de múltiples contactos, tienen varios contactos, unos normalmente cerrados (NC), otros normalmente abiertos (NA). Tales interruptores suelen incluir uno o más conmutadores (CO); así que tanto desde el punto de vista de dibujo del esquema, como del montaje, es importante disponer de un método de identificación de los contactos. Muchos sistemas que incluyen relés, utilizan un sistema de numeración para identificar sus contactos. Adicionalmente, puede identificarse todo el interruptor, por ejemplo, con "S1", "S2" y así sucesivamente. Un interruptor denominado, por ejemplo, S1, con un solo contacto abierto, sería identificado utilizando las cifras 3 y 4. 23

Figura 14 – Sistema de numeración de los contactos.

Sin embargo, S2 tiene dos contactos NA, de forma que debemos diferenciarlos. Ahora el primer contacto se denomina 13-14. En este caso, el primer dígito (1) le identifica como el primer contacto. Los segundos dígitos 3 y 4 indican que se trata de contactos NA. El primer dígito 2, identifica al segundo contacto. Al tratarse de nuevo de contactos NA, los segundos dígitos son 3 y 4. S3 tiene dos contactos NC, el primero tiene como primer dígito el 1 y el segundo el 2. Los contactos NC se identifican con los segundos dígitos 1 y 2. La línea de trazos entre los contactos de S1 y S2 indica que se hallan mecánicamente ligados. En otras palabras, cuando se acciona el interruptor, ambos operan simultáneamente. La elección del método de identificación de interruptores comunes es discrecional. Por ejemplo, un interruptor reed, puede identificarse como S1, S2, S3, etc. ó B1, B2, B3, etc. En muchos casos, la identificación depende de normas y procedimientos locales. Métodos de accionamiento. Los métodos de accionamiento más comunes son: pulsador y selector. Los interruptores con retención mecánica también se denominan selectores, esto es, una vez accionados, los contactos permanecen retenidos mecánicamente. Una nueva pulsación o una basculación, libera el enclavamiento mecánico y devuelve el interruptor a su estado original. Los interruptores sin retención se conocen también como de acción momentánea, lo que significa que al soltar el pulsador, un muelle devuelve el contacto a su posición inicial.

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Figura 15 – Pulsador conmutador.

El interruptor conmutador es la combinación de un contacto normalmente abierto y normalmente cerrado. Hay un elemento común a ambos estados. En trabajo o en reposo el conmutador sólo establece contacto con una de las dos salidas. La amplia demanda de configuraciones y ejecuciones de interruptores para aplicaciones de control industrial, ha propiciado una igualmente amplia oferta de elementos de contacto con distintas ejecuciones, cuerpos, capacidades y métodos de accionamiento.

Figura 16 – Interruptor con retención mecánica.

El final de carrera accionado por rodillo se acciona en ambos sentidos por una leva. Este interruptor puede incorporar contactos normalmente abiertos, normalmente cerrados o conmutadores.

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La mecánica de este interruptor permite también que sea accionado solamente en un sentido del recorrido. En el sentido opuesto, la leva no acciona el interruptor, con lo que se ejecuta un "retorno en vacío". Interruptores tipo reed. Los interruptores reed se conocen también como sensores magnéticos de proximidad. En los circuitos de mando eléctrico, los interruptores reed se utilizan para detectar la posición del émbolo de un cilindro neumático, o el ángulo de giro de un actuador rotativo. Los interruptores reed se caracterizan por su reducido tamaño y elevada velocidad de respuesta. Ya que se accionan por un campo magnético y no con un esfuerzo mecánico, son de elevada fiabilidad si se respetan sus especificaciones eléctricas y sus detalles de montaje. En su forma básica, el interruptor reed posee un contacto encerrado en un tubo de vidrio con un gas inerte. En estas condiciones, el interruptor sería sensible a dañarse mecánicamente, sin embargo, en la práctica industrial se encapsula en resina epoxy.

Figura 17 – Interruptor reed.

Para aplicaciones industriales, se dispone de interruptores reed con indicador luminoso para mostrar el estado de accionamiento. En el mismo cuerpo se dispone el reed y el led indicador. Cuando se cierra el interruptor, se ilumina el led.

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El interruptor está diseñado para ser montado sobre cilindros. El émbolo del cilindro tiene un anillo magnético que forma un campo que acciona el reed cuando se halla suficientemente cerca para atraer el contacto. El sensor de tres hilos. El led es un auxiliar valioso en las puestas en marcha y en el mantenimiento de sistemas, ya que elimina la necesidad de utilizar instrumentos de medida o lámparas para verificar los estados de conmutación de los interruptores.

Figura 18 – Interruptor reed de tres hilos.

Un reed de este tipo, generalmente tiene tres hilos de conexión: • • •

Conexión al positivo de alimentación Conexión al negativo de alimentación Conexión a la señal de salida

Algunas aplicaciones requieren el uso de sensores electrónicos, que utilizan: • • • •

Inducción eléctrica Capacidad eléctrica Luz infrarroja Ultrasonido

Sensores de proximidad electrónicos. Los sensores de proximidad se utilizan ampliamente en la industria. Son sensores de 3 hilos que solo responden a materiales con características especiales. Generalmente poseen un led para indicar su estado y, en algunos casos, un tornillo para ajustar la sensibilidad. Emiten un campo magnético oscilante, un campo eléctrico, un haz de luz o una señal de sonido en el frente del sensor. Si un objeto se acerca a estos campos, se produce una señal de salida. 27

Figura 19 – Sensor inductivo.

Figura 20 – Sensor óptico.

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Fundamentos de los sensores de proximidad inductivos y capacitivos

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, siendo su amplitud de oscilación afectada por la aproximación de un objeto. Para generar una oscilación sinusoidal, se utilizan osciladores LC (Bobina, condensador), osciladores de cuarzo y osciladores RC (Resistencia, condensador y un amplificador, es decir, osciladores de puente de Viena). Las letras L,C y R significan: L = Inductancia (Unidad : Henrio (H), 1H = 1 Vs/A) C = Capacitancia (Unidad: Faradio (F), 1F = 1 As/V) R = Resistencia ( Unidad: Ohm (Ω) 1Ω = 1 V/A

Sensores de proximidad inductivos

La bobina de un oscilador LC se halla dentro de un núcleo medio cubierto, magnetizado unilateralmente. Este oscilador oscila generalmente a una frecuencia que se halla entre los 100 ....1000kHz aproximadamente. El oscilador LC genera un campo alternativo de alta frecuencia electromagnética (campo HF), el cual es emitido en la zona activa del sensor de proximidad. La amplitud de la oscilación decrece a medida que se acerca un conductor metálico al núcleo cubierto, o cesa totalmente.

Corrientes parásitas

La causa de la pérdida de energía es el resultado de una pérdida en corrientes parásitas a medida que se acerca el objeto. Si se desplaza una pieza metálica en un campo magnético constante, se inducen corrientes parásitas en ella. Sucede lo mismo si piezas de metal estacionarias se hallan expuestas a campos magnéticos alternativos. Un sensor de proximidad inductivo funciona con un bajo consumo de corriente, de algunos microwatios, lo cual tiene varias ventajas:

• • • Oscilaciones

No hay efecto magnetizante significativo El campo de HF no causa interferencia alguna No aumenta la temperatura en el objeto a detectar

Las oscilaciones eléctricas pueden explicarse claramente tomando como ejemplo las oscilaciones mecánicas. En el caso de la oscilación mecánica de un muelle, se produce un cambio periódico entre la energía potencial y la energía cinética ( energía potencial y energía motriz). De forma análoga, la energía de un campo eléctrico y magnético cambia en el caso de una oscilación electromagnética.

La comparación de los valores mecánicos y eléctricos, viene dada por: Deflexión x → Carga q Carga m → Inductancia L Constante de rozamiento k → Resistencia R Constante del muelle D → Inverso de la capacidad 1/C

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Fig. 21 Comparación entre las oscilaciones mecánicas y eléctricas Las oscilaciones electromagnéticas se crean en el llamado circuito resonante LC, que consiste en una bobina y un condensador. Una vez se ha cargado el condensador, se descarga a través de la bobina. Durante este proceso, la intensidad y la tensión cambian periódicamente.

El circuito resonante LC

Fig. 22 Circuito resonante LC

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Sin embargo, en este caso sólo pueden obtenerse una oscilación sin atenuar si el circuito resonante no tiene ninguna resistencia óhmica. Por lo tanto, en la práctica es necesario utilizar un amplificador que compense la atenuación resultante de la resistencia. En la Fig. 1.2, se utiliza un amplificador operacional para mostrar el principio del circuito. Para obtener el valor de la frecuencia de un circuito resonante LC, se examina el tiempo variable de carga Q en el condensador. En el caso de un condensador de placas con una capacidad C y una tensión V, se aplica lo siguiente: Q = C·V En un determinado momento t, se obtiene una carga variable q(t), que proporciona una tensión variable v(t) La derivada de esta carga respecto al tiempo, dq/dt, determina la intensidad i(t), que fluye a través de la bobina con inductancia L. La tensión obtenida en el condensador es: VC(t) = q(t)/C y la tensión en la bobina VL = L di/dt = L d2q/dt2 La ecuación para la oscilación es: VC + VL = L d2q/dt2 + q/C = 0 Si dividimos esta ecuación por L, el resultado para una oscilación sin atenuar es: d2q/dt2 + q/LC = 0 El resultado de la frecuencia de resonancia del circuito sin atenuación es: ω2 = 1/LC Ejemplo

Por ejemplo, si suponemos L = 100 µ H, y C = 10nF, entonces la frecuencia resonante es: ω = 1/ (100•10-6 •10 •10-9 )1/2 = 1• 106 Hz = 1 MHz

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Circuito básico de un sensor de proximidad inductivo

Fig. 23 Diagrama en bloques de un sensor de proximidad inductivo

Fig. 24 Amplitud de oscilación y umbral de conmutación de la etapa de disparo Se conecta un demodulador al oscilador para evaluar los cambios en la amplitud de la oscilación. Aquí es donde se crea la señal de salida para la actuación de la etapa de disparo. En la etapa de disparo, la señal analógica es convertida en una señal digital. La etapa de disparo no genera ninguna señal de salida a no ser que la señal de entrada esté por encima de un determinado umbral.

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Con la señal proporcionada por la etapa de disparo, la etapa de salida se activa. Dependiendo del estado de activación, el umbral de la etapa de disparo también cambia ligeramente. Con ello se crea la histéresis del sensor de proximidad. Se crea una señal de salida si, con el incremento de la atenuación del sensor de proximidad, la señal rectificada en amplitud queda por debajo del umbral de disparo. Con la atenuación decreciente, se requiere una mayor amplitud de oscilación para desconectar la señal de salida. En este caso el umbral de disparo es ligeramente mayor que en el caso anterior y el sensor de proximidad muestra su histéresis. Distancia de conmutación y conductividad

La distancia de conmutación depende de la conductividad eléctrica del metal a detectar. La tabla siguiente indica los valores en relación a la conductividad de los diferentes metales y aleaciones. La tercera columna indica el factor de reducción para la distancia de conmutación del sensor de proximidad inductivo. Esta simple dependencia no se aplica en todos los casos de metales ferromagnéticos y aleaciones. Con materiales ferromagnéticos, se crean pérdidas considerablemente mayores por las corrientes parásitas en el material atenuador que con materiales que no sean ferromagnéticos. Conductor Cobre Aluminio Latón

Conductividad m/Ω Ωmm2 56.0 33.0 15.0

Factor de reducción 0.25 - 0.40 0.35 - 0.50 0.35 - 0.50

Tabla 1.1. Conductividad y factor de reducción de diversos materiales

Fig. 25 Forma del campo magnético en un sensor de proximidad

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El campo HW creado como resultado de la corrientes parásitas actúa contra el campo generado HS. Este efecto se describe como desplazamiento de campo. El efecto superficial, tiene otro efecto, aunque menos potente, en las diferentes distancias de conmutación de los diferentes materiales, con las frecuencias típicas de oscilación utilizadas. Por norma, la frecuencia del oscilador de los sensores de proximidad inductivos se halla en el rango de 300.......800 KHz. Hasta ahora, la dependencia de la distancia de conmutación para la atenuación, no podía ser calculada explícitamente. Las pérdidas se crean como resultado de las diferentes corrientes parásitas en una placa metálica. Asumiendo que la profundidad de penetración del campo es pequeña y el campo de aproximación no penetra en la capa del metal, se aplica lo siguiente:

disipación de potencia = HO área

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Disipación de potencia en el material atenuador

√πfµ k

HO = r.m.s valor de la fuerza del campo magnético en la zona de dispersión de la superficie de la placa. µ = µO • µr = permeabilidad magnética, µO = 1.257 • 10 Vs/Am = Campo magnético constante, µr = permeabilidad relativa k = Conductividad eléctrica f = Frecuencia El valor de HO depende de la distancia entre las placas, el sensor de proximidad y de la distribución del campo. La disipación de potencia se incrementa con la raíz cuadrada de la permeabilidad. Por otro lado, con el incremento de la conductividad, la disipación de potencia decrece. La disipación de potencia es decisiva en lo que se refiere a la atenuación del oscilador. En el caso de mayores distancias, produciendo la conmutación, pero en el caso de baja disipación de potencia sólo a cortas distancias. Los materiales que reducen el campo magnético de una bobina de medición, se denominan diamagnéticos, es decir, su permeabilidad es inferior a 1. Sin embargo, la reducción es muy pequeña. Con materiales paramagnéticos, se produce un ligero fortalecimiento en el campo magnético, es decir, la permeabilidad es superior a 1. Los materiales ferromágneticos refuerzan el campo magnético y por ello reciben un nombre diferente. Su permeabilidad es considerablemente mayor que 1 y aparte de esto, dependen mucho del tratamiento previo de los materiales.

Diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetis-mo

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Materiales Materiales Materiales Paramagnéticos Diamagnéticos ferromagnéticos Manganeso Zinc Hierro Cromo Plomo Cobalto Aluminio Plata Níquel Platino Plata Tabla 1.2 Materiales paramagnéticos, diamagnéticos y ferromagnéticos Efecto superficial

Con un conductor lineal que transporta corriente continua, la densidad de la corriente tiene el mismo valor en todos los puntos de la sección del conductor. Sin embargo, con corrientes alternas, la corriente es forzada hacia la superficie. En el caso de frecuencias muy elevadas la corriente está prácticamente restringida a una fina capa en la superficie del conductor, de ahí su nombre de efecto superficial. El efecto superficial significa que un hilo por el que circula una corriente alterna de frecuencia elevada, tiene una mayor resistencia que si fuera corriente continua. Si asumimos que el hilo está hecho de varios conductores de menor sección, entonces la influencia mutua de tal conductor en el centro, es mayor que la del extremo exterior, Así, la corriente alterna que fluye es forzada hacia la superficie, es decir, el área con menor resistencia a la corriente alterna.

Profundidad de penetración

El grueso de la capa superficial, dentro de la cual la amplitud de la corriente ha decrecido la cantidad 1/e (= 1/2,718), se conoce como la profundidad de penetración d. Se aplica la siguiente formula:

d =

1 . √πµr µo k f

Donde

µr = 1.257 • 10 -6 Vs/Am = Campo magnético constante µo = permisividad relativa K = conductividad f = frecuencia Puede observarse que cuanto mayor es la permeabilidad y la conductividad del material, menor es la profundidad de penetración. Si el grosor del material del objeto a detectar por un sensor de proximidad inductivo, es menor que la profundidad de penetración del campo, entonces una parte del campo cae fuera de la placa, resultando con ello un aumento de la distancia de conmutación.

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Profundidades de penetración del campo a una frecuencia de f = 800khz

Cu Al

= 0.073 mm = 0.094 mm

Tabla 1.3 : Profundidad de penetración del campo electromagnético

Latón

=

0.16 mm

El elemento activo de un sensor de proximidad capacitivo es un condensador, el cual está hecho de electrodos metálicos en forma de discos, y una pantalla metálica semiabierta en forma de vaso. Si un material conductor o no conductor, se introduce dentro de la zona activa frente al sensor, la capacidad C del condensador cambia de valor. En los sensores capacitivos un circuito resonante RC es sintonizado de tal forma que el sensor en estado inactivo produzca un campo disperso frente a su superficie activa. Solamente si entra un objeto en esta zona, es posible que responda el oscilador RC. El cambio en la capacitancia produce esta respuesta.

Sensores de proximidad capacitivos

Los cambios de capacitancia dependen de los siguientes factores: ♦ Distancia y posición del objeto frente al electrodo ♦ Constante dieléctrica del objeto ♦ Dimensiones del objeto Si se introduce un objeto no conductor en la zona activa, la capacitancia se incrementa con la constante dieléctrica εr del material y viceversa, en proporción a la distancia desde el electrodo en forma de disco del condensador. La mayor distancia de conmutación se alcanza o bien en la superficie del agua, o en materiales conductores de la electricidad puestos a tierra. Cuanto menor sea la constante dieléctrica relativa de un material no conductor, menor será la distancia de conmutación. Como con los sensores de proximidad inductivos, es posible detectar objetos móviles o estacionarios.

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Material Alcohol etílico Cloruro de polivinilo Alcohol metílico Poliestireno Vidrio Poliestireno Agua Aceite de transformador Hielo Pizarra Aire Mampostería Goma dura Vaselina Papel Hermético para juntas Parafina Papel parafinado

Constantes dieléctricas relativas 25.1 2.9 33.5 2.3 3.....15 3.0 81 2.2....2.5 4 6.....10 1 2.3 3...4 2.1.....2.3 1.2.....2.3 2.5 2.2 5

Tabla 1.4 Constante dieléctrica relativa de diversos materiales

Relés. Los relés tienen un amplio campo de aplicación en la industria. Incluso con la llegada de los controles electrónicos y otros dispositivos tales como los tiristores (relés en estado sólido), los relés electromecánicos mantienen aún un elevado nivel de aceptación. Una razón es que para tareas sencillas de control, los relés ofrecen una solución sencilla y económica. Están disponibles en una amplia gama de configuraciones, desde minúsculos relés de tan solo 10 mm de largo con múltiples contactos para telefonía, hasta los grandes relés, denominados contactores, para control de potencia en aplicaciones tales como el control de motores trifásicos. Un relé tiene ciertas características: • • • •

Bajo mantenimiento Capaz de interrumpir varios circuitos independientes Fácilmente adaptable a diferentes tensiones de funcionamiento Elevada velocidad de respuesta, es decir, breves tiempos de conmutación

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Una pequeña corriente aplicada a la bobina del relé, puede controlar una elevada corriente aplicada a sus contactos. En un circuito eléctrico, los relés se utilizan generalmente como procesadores de señal. En lugar de activar los solenoides directamente desde los finales de carrera y sobrecargar sus contactos, los contactos del relé actúan como amplificadores. Otra función importante de los relés en un circuito es la realizar enlaces lógicos o enclavamientos. Construcción y funcionamiento. En la práctica hay muchos tipos constructivos de relés, pero su principio funcional es el mismo.

Figura 21 – Relé enchufable.

Cuando se aplica tensión a la bobina (5), fluye una corriente eléctrica a través del devanado; se crea un campo magnético que tira de la armadura (3) contra el núcleo (7) de la bobina. La armadura, que está mecánicamente unida al contacto 1, es empujada hacia el contacto 4. Esta posición permanece mientras haya tensión aplicada a la bobina. Al cesar la tensión, la armadura regresa a su posición inicial por medio del muelle (6). En posición inicial, el contacto conmutador mantiene la conexión 1-2.

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En la práctica, se utilizan símbolos para representar los relés en un circuito. En este ejemplo, el relé K1 arrastra cuatro contactos NA.

Figura 22 – Configuración de los contactos de un relé.

Reles 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 ajustarse.

Figura 23 – Relé temporizador con retardo de conexión

Funcionamiento

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Accionando S1 fluye una corriente por la 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 el contrario, es pequeña la resistencia R1, entonces fluye mucha corriente siendo correspondientemente breve el tiempo de retardo. La resistencia de descarga evita un cortocircuito al accionarse S1. Diagrama de funcionamiento 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 ajustado para que sea excitado el relé.

Figura 24 – Diagrama de funcionamiento.

tv = tiempo de retardo ajustado te = tiempo de la señal de entrada

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Figura 25 – Relé temporizador con retardo a la desconexión.

Funcionamiento Accionando S1 fluye la corriente a través del diodo D1 hacia el condensador C1 y el relé K1. El relé conmuta inmediatamente. La corriente que fluye a través de la resistencia R2 carece de importancia. Al soltar el pulsador S1 se interrumpe el circuito. Entonces puede descargarse el condensador C1 por la resistencia regulable R1 y la resistencia R2 ya que el diodo D1 bloquea. La resistencia R1 permite regular la corriente de descarga y, en consecuencia, el tiempo que transcurre hasta que desconecta el relé. Siendo grande la resistencia fluye una corriente de descarga pequeña, con lo que es largo el tiempo de retardo hasta que desconecta el relé. Si, por el contrario, es pequeña la resistencia R1 fluye mucha corriente de descarga, con lo que el tiempo de retardo es correspondientemente breve. La resistencia de descarga R2 evita un cortocircuito al accionarse S1.

Diagrama de funcionamiento El diagrama de funcionamiento muestra claramente que al soltar el pulsador S1 primero tiene que transcurrir el tiempo de retardo t que se haya ajustado, y solo entonces desconecta el relé K1.

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Figura 26 – Diagrama de funcionamiento.

tv = tiempo de retardo ajustado te = tiempo de la señal de entrada

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3. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS. Generalidades. Las válvulas distribuidoras controlan el recorrido del aire en un circuito neumático. Las válvulas distribuidoras se utilizan para dirigir o bloquear el flujo de aire a determinadas líneas y/o descargar el aire a la atmósfera a través de sus escapes. Una válvula distribuidora se describe por su número de conexiones de trabajo (orificios que tiene para conectar con el exterior), su número de posiciones de conmutación y por su método de accionamiento. La forma constructiva es importante cuando se consideran las características de funcionamiento de la válvula, tales como el caudal, pérdida de presión y velocidad de conmutación para una determinada aplicación. El símbolo utilizado para representar la válvula, muestra las características generales de funcionamiento del componente. El mismo símbolo puede representar diferentes ejecuciones, métodos de construcción o características de funcionamiento. Formas constructivas. La forma constructiva de la válvula influye en su vida útil, fuerza de accionamiento requerida, tiempo de conmutación, método de accionamiento y dimensiones físicas. Las formas constructivas se clasifican como sigue: • •

Válvulas de asiento: Válvulas de corredera:

Válvulas de asiento. Las válvulas de asiento abren y cierran por medio de bolas, discos o conos. Los asientos de válvulas, generalmente tienen simples juntas de plástico. Las ejecuciones más sencillas tienen pocas piezas de desgaste y por lo tanto una larga vida útil.

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Figura 23 – Válvulas de asiento.

Son robustas e insensibles a la suciedad. Debe tenerse en cuenta la relativamente elevada fuerza para superar la fuerza del muelle y la oposición de la presión del aire. La válvula de asiento de disco tiene la ventaja de permitir el paso de grandes caudales de aire debido a su gran superficie. Válvulas de corredera. Las válvulas de corredera longitudinal se construyen o bien con una estricta tolerancia entre la corredera y el cuerpo, o con juntas en "O" para proporcionar una estanqueidad efectiva. Sin embargo, las de disco suspendido tienen las ventajas de tener una carrera relativamente corta y un bajo desgaste propio de las válvulas de asiento.

Figura 24 – Válvulas de corredera.

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Métodos de accionamiento. El método de accionamiento de las válvulas distribuidoras depende de los requerimientos de la tarea. Los métodos de accionamiento incluyen diversos métodos manuales, mecánicos y eléctricos. También pueden combinarse los diversos accionamientos, por ejemplo, una válvula con accionamiento eléctrico puede incorporar un accionamiento manual auxiliar para activarla, si es necesario, en caso de fallo de tensión. Además del método de accionamiento también debe tenerse en cuenta el método de reposición. Un ejemplo es la válvula que utiliza un solenoide como medio de accionamiento y un muelle de retorno para regresar a su posición inicial o de partida. Conversión de la energía eléctrica en neumática. Las electroválvulas reúnen las ventajas de la electricidad y de la neumática y pueden ser consideradas convertidores electroneumáticos. Constan 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 mueve la armadura conectada a la leva 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. Electroválvula de 3/2 vías simple bobina, normalmente cerrada. Esta válvula de asiento, normalmente cerrada (NC) es actuada directamente por un solenoide y devuelta a su posición de reposo por un muelle. En esta válvula, la armadura del solenoide y la leva de la válvula forman una sola pieza que suele denominarse cabezal (el cabezal es hueco). La abertura del cabezal al exterior se denomina escape. Cuando una corriente eléctrica (señal) se aplica a la bobina, se genera una fuerza electromotriz (FEM) que levanta la leva del asiento de la válvula cerrando el escape. El aire comprimido fluye desde 1 hacia 2 ya que 3 se halla cerrado por la parte superior de la leva. La leva está forzada contra el asiento de escape. En estado de reposo, la rotación del tornillo excéntrico levantando la leva, proporciona la posibilidad de un accionamiento manual. Según su construcción,

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puede tener diferentes opciones de accionamiento. Es importante dejarlo en posición neutra para que pueda actuar el solenoide.

Figura 25 – Electroválvula 2/2 vías NC.

Electroválvula de 3/2 vías simple bobina, normalmente abierta. Esta válvula es idéntica a la normalmente cerrada excepto que se ha conectado de forma diferente para que esté abierta en reposo. En esta disposición, la alimentación 1 está conectada al cabezal. Al aplicar una señal eléctrica se levanta la leva, cerrando el asiento superior y con ello la alimentación. Al mismo tiempo, el asiento inferior libera el aire de la salida 2 hacia el escape 3. Muchas válvulas puede utilizarse indistintamente como NC y NA. Válvulas pilotadas. Utilizando el control por pilotaje, puede reducirse el tamaño del solenoide. Desde el punto de vista mecánico, esto tiene dos ventajas principales: • •

Reduce el consumo de potencia Reduce la generación de calor

Neumáticamente, la ventaja es que la señal se aplica al solenoide que actúa la válvula auxiliar de pilotaje y ésta genera la señal para la válvula principal.

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Figura 26 – Control por pilotaje.

Electroválvula de 3/2 vías, pilotada. La diferencia entre esta válvula y la de control directo es la adición de un pilotaje interno. La válvula piloto puede considerarse como un amplificador, ya que la fuerza que genera el solenoide es amplificada por la válvula piloto, proporcionando una mayor fuerza de actuación. En estado de reposo, la alimentación en 1 actúa sobre el disco de asiento forzándolo contra la junta y bloqueando el paso hacia 2. La utilización 2 se halla descargada a la atmósfera a través del escape 3. La aplicación de una señal eléctrica levanta la leva del pilotaje abriendo el paso del aire 1 a través del conducto piloto hacia el émbolo de accionamiento de la válvula. Dada la diferencia de presiones entre el émbolo y el asiento, la válvula se abre. El aire fluye desde 1 hacia 2. Al mismo tiempo se cierra el escape 3 por la junta superior. Cuando la bobina queda sin tensión, el aire del pilotaje se descarga a través de la armadura del solenoide. La presión 1 se bloquea y se conecta 2 con 3. Observar: es importante asegurarse que el escape del pilotaje esté libre, para permitir que la válvula regrese a su posición inicial.

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Figura 27 – Electroválvula 3/2 vías, pilotada.

Electroválvula de 4/2 vías, pilotada. Para accionar cilindros de doble efecto se precisan válvulas con 2 salidas. La válvula de 4/2 vías es similar a la combinación de dos válvulas de 3/2 vías, una normalmente cerrada y otra normalmente abierta. Una de ellas estará siempre activa mientras que la otra esté en reposo. En posición inicial, la presión en 1 se dirige hacia 2, mientras que el paso hacia 4 está cerrado. Las conexiones 3 y 4 están conectadas a través del interior del vástago de la válvula. La activación del solenoide levanta la leva de pilotaje. El aire de alimentación 1 fluye hacia los dos émbolos de las válvulas que actúan al mismo tiempo. El aire circula ahora de 1 hacia 4 mientras que el paso hacia 2 se cierra, descargándose hacia 3. Al mismo tiempo se cierra la conexión entre 3 y 4. Electroválvula de 5/2 vías, pilotada. La válvula de 5/2 vías realiza una función parecida a la de 4/2 vías. La diferencia es que tiene dos escapes independientes, mientras que la 4/2 tiene un único escape.

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En posición inicial, el muelle fuerza al disco de junta bloqueando el paso de 1 hacia 3. El muelle también fuerza otro disco impidiendo la salida de 1 hacia 4. La junta opuesta (lado del solenoide) permite la descarga de 4 hacia 5. El disco central permite el paso de 1 hacia 2. La activación del solenoide permite el paso de aire de pilotaje. Al recibir presión en el lado derecho se desplazan todas las juntas internas de la válvula, resultando que el aire escapa de 2 hacia 3, el escape 5 se bloquea y el aire fluye ahora de 1 hacia 4. Dado el corto recorrido de actuación, las bajas fuerzas de fricción y el accionamiento por pilotaje, esta ejecución puede utilizar un solenoide pequeño, lo cual le proporciona un breve tiempo de respuesta.

Figura 28 – Electroválvula 5/2 vías.

Válvula de 5/2 vías, doble pilotaje. Las válvulas mencionadas anteriormente utilizaban un muelle para devolver la válvula a su estado inicial, es decir, el solenoide accionaba la válvula en un sentido y el muelle lo hacía en sentido opuesto. Por descontado, esto significa que al quedar sin tensión la bobina, la válvula regresa a su posición inicial. Esto debe considerarse al diseñar un circuito. Con válvulas de doble solenoide, el muelle se sustituye por otro solenoide. Suponiendo que la última señal aplicada fuera a Y1, el aire fluye de 1 hacia 2 mientras que 4 se descarga por 5. Al quitar la señal de Y1 la válvula permanece estable y no se producen cambios. Al aplicar una señal en Y2, la válvula invierte y el aire fluye de 1 a 4 y 2 se descarga por 3.

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A diferencia de la válvula con retorno por muelle, ésta permanece en posición estable incluso en caso de fallo de tensión. Esto significa que la válvula es biestable, es decir, tiene un comportamiento memorizante.

Figura 29 – Electroválvula 5/2 vías, biestable.

En circuitos electroneumáticos, esta característica tiene varias ventajas, entre ellas que basta un pulso de 1O... 25 ms para disparar la válvula. La potencia eléctrica puede reducirse al mínimo. En circuitos con secuencias complejas, pueden mantenerse las posiciones de las válvulas y cilindros sin necesidad de recurrir a complicados enclavamientos del circuito. Fiabilidad de las válvulas. En la práctica, los componentes de un circuito electroneumático, a menudo alcanzan duraciones extremadamente largas y elevados ciclos de conmutación. Los componentes neumáticos son muy robustos y si han sido seleccionados correctamente en la etapa de diseño, darán una larga vida útil. Adicionalmente, la fiabilidad se incrementa con: la correcta preparación del aire comprimido, instalaciones que permitan un fácil acceso, alineación correcta, control de las condiciones ambientales tales como calor y daños mecánicos, así como con un mantenimiento regular. Las válvulas de potencia que accionan dispositivos tales como actuadores lineales y rotativos, tienen como exigencia fundamental el que permitan una rápida inversión del actuador cuando se aplica una señal al solenoide. Por eso, la válvula debe situarse lo más cerca posible del actuador. Esto reduce la longitud de los tubos así como los tiempos de respuesta. Idealmente, la válvula de potencia

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debería fijarse directamente con el actuador. Esto tiene la ventaja adicional de ahorrar en racordaje, tuberías y tiempo de montaje. Características de conmutación de las válvulas. En todos los circuitos de control, particularmente aquellos con muchos actuadores y secuencias complejas, el control de los estados de conmutación de las válvulas es una consideración clave. Por eso es importante comprender las características de conmutación de las válvulas. Estas características tienen un efecto decisivo en la efectividad y simplicidad del diseño del circuito. Una forma de clasificar las válvulas es atendiendo a sus características de retención o comportamiento memorizante: • •

Válvulas monoestables Válvulas biestables

Las válvulas distribuidoras monoestables en electroneumática, son generalmente las que utilizan un solenoide como acción primaria y un muelle de retorno para devolver la válvula a su posición inicial. Las válvulas monoestables no tienen comportamiento memorizante. O sea que cuando cae la tensión, van a su posición inicial. Las válvulas distribuidoras biestables tiene un comportamiento memorizante y generalmente son del tipo 4/2 ó 5/2 vías, con doble solenoide. Sus características de conmutación son: • • •

Para alcanzar una nueva posición, sólo debe haber tensión en una de las bobinas. Permanece la última posición. La válvula puede conmutarse con un breve pulso (10 - 25 ms) aplicado a una de las bobinas, y mantener este estado indefinidamente. La posición alcanzada se mantiene hasta que se aplique una señal opuesta.

Las válvulas biestables se denominan también válvulas de memoria. Convertidor neumático - eléctrico. Este dispositivo híbrido combina una leva actuada neumáticamente con un interruptor eléctrico. Cuando una señal neumática de suficiente presión para vencer la fuerza del muelle, se aplica sobre el diafragma, la fuerza resultante acciona la leva. La fuerza requerida para accionar la leva se controla por medio de un tornillo

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ajustable. El movimiento de la leva acciona un microrruptor a través de una palanca. Esta ejecución incorpora un contacto conmutador y la salida puede ser con o sin presión, dependiendo del contacto utilizado. El estado de la salida se mantiene mientras haya suficiente presión en la entrada 14 para mantener presionado el muelle. Este convertidor (denominado también presóstato) puede regularse para funcionar en el margen de presiones desde 1 a 10 bar. Los convertidores neumático - eléctricos se instalan en los controles electroneumáticos en los que se requiere una determinada presión para funcionar (controles dependientes de la presión). La señal de salida solo se transmite si se ha alcanzado una determinada presión.

Figura 30 – Convertidor neumático eléctrico.

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