INSTALACIÓN DE ACTUADORES PARA FLUIDOS Unidad 3. Servicios de Instalación
Encontrará los diferentes tipos de tecnologías más usadas para el control de los sistemas, que tienen sensores para fluidos, sus características, tipos de señal y partes del sistema de control.
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¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO?
Válvulas de control........................................................................................... 3 Definición .............................................................................................................3 Tipos de conexiones para válvulas.......................................................................8 Tipos de accionamiento para las válvulas ............................................................9 Dispositivos neumáticos ................................................................................. 10 Circuitos neumáticos ......................................................................................... 10 Unidad de mantenimiento .................................................................................. 11 Código de las vías de una válvula....................................................................... 13 Accionamiento de las válvulas y simbología ...................................................... 16 Actuadores ........................................................................................................ 17 Cilindros ............................................................................................................. 18 Método de fijación de cilindros .......................................................................... 20 Motores .............................................................................................................. 21 Conexiones neumáticas ..................................................................................... 22 Enlaces de interés ......................................................................................... 24 Dónde podemos encontrar más información ..................................................... 24
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Válvulas de control Definición
En el control automático de los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante de regulación. Realiza la función de regular o cerrar el paso a gases y líquidos. En la industria hay gran variedad de válvulas según su forma de construcción, según la forma de comandarlas y según el material. La selección del material depende, por ejemplo, de las características térmicas, químicas y agresivas del producto.
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Tipo de válvula
Bola
Especificaciones de pedidos
• Temperatura de operación. • Tipo de orificio en la bola. • Material para el asiento. • Material para el cuerpo. • Presión de funcionamiento . • Orificio completo o reducido. • Entrada superior o entrada lateral.
Material del cuerpo
Recomendada para
Aplicaciones
• Para servicio de
Hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tantalio, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.
conducción y corte, sin estrangulación. • Cuando se requiere apertura rápida. • Para temperaturas moderadas. • Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.
Válvula tipo bola automática
Válvula tipo bola manual
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Tipo de válvula
Globo
Especificaciones de pedidos • Tipo de conexiones de extremo. • Tipo de disco. • Tipo de asiento. • Tipo de vástago. • Tipo de empaquetadura o sello del vástago. • Tipo de bonete. • Capacidad nominal para presión. • Capacidad nominal para temperatura.
Material del cuerpo
Recomendada para
• Estrangulación o Bronce, hierro, hierro regulación de fundido, acero circulación. forjado, Níquel-cobre • Para accionamiento (Monel), acero frecuente. inoxidable, plásticos • Para corte positivo de gases o aire. • Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.
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Aplicaciones Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Tipo de válvula
Mariposa
Especificaciones de pedidos • Tipo de cuerpo. • Tipo de asiento. • Material del cuerpo. • Material del disco. • Material del asiento. • Tipo de accionamiento. • Presión de funcionamiento. • Temperatura de funcionamiento.
Material del cuerpo Hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.
Recomendada para con • Servicio apertura total o cierre total. • Servicio con estrangulación. • Para accionamiento frecuente. • Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. • Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. • Para baja ciada de presión a través de la válvula.
Aplicaciones Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.
Válvula mariposa manual
Válvula mariposa automática
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Tipo de válvula
Especificaciones de pedidos
Material del cuerpo
• Material del
cuerpo. • Material del diafragma. • Conexiones de extremo. • Tipo del vástago. Diafragma • Tipo del bonete. • Tipo de accionamiento. • Presión de funcionamiento. • Temperatura de funcionamiento.
Recomendada para
Aplicaciones
• Servicio
Hierro, acero inoxidable, acero forjado
con apertura total o cierre total. • Para servicio de estrangulación. • Para servicio con bajas presiones de operación.
Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, product os farmacéuticos
Válvula diafragma sencilla
Válvula diafragma electrónica
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Tipos de conexiones para válvulas El cuerpo y las conexiones a la tubería (bridadas o roscadas) están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN y ANSI. Cabe señalar los puntos siguientes: a) Las conexiones roscadas se utilizan hasta 2". b) Las bridas pueden ser planas, machihembradas con junta de anillo;
con
resalte,
machihembradas,
Conexión bridada
Conexión roscada
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Tipos de accionamiento para las válvulas Según la forma de comandarlas, las válvulas se clasifican en: manuales, eléctricas, electromagnéticas, neumáticas e hidráulicas. Las válvulas neumáticas son las más usuales en la industria de procesos, incluso en ambientes explosivos debido a su robustez. Posicionadores: son el cerebro de las válvulas y controlan sus movimientos. De acuerdo a las señales de entrada y los componentes, los posicionadores se clasifican en tres grandes tipos:
1. Neumáticos (presión/presión): utilizan señales de presión de entrada normalizadas (normalmente 3-15 psi o 0,2-1 bar), son de construcción sencilla y de fácil mantención.
2. Electroneumáticos
(corriente/presión): en estos posicionadores, la señal de entrada es una señal de corriente normalizada (4-20 mA o 1-5 mA), la cual llega a un módulo transductor que convierte esa señal eléctrica en una señal de presión, que es la que posteriormente va al actuador.
3. Digitales: en las últimas décadas con la introducción de los microprocesadores a la instrumentación de campo, comenzaron a aparecer los posicionadores digitales o "inteligentes", los cuales son una versión mejorada del posicionador electroneumático, ya que la señal de entrada es transmitida bajo un protocolo de comunicación industrial (Fieldbus Foundation, HART, Profibus).
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Dispositivos neumáticos Circuitos neumáticos El trabajo de estudio de la automatización de una máquina no acaba con el esquema del automatismo a realizar, sino con la adecuada elección del actuador a utilizar y la perfecta unión entre éste y la máquina a la cual sirve. Componentes principales de un circuito neumático Los circuitos neumáticos son instalaciones que se emplean para generar, transmitir y transformar fuerzas y movimientos por medio del aire comprimido. Un circuito neumático está formado por los siguientes elementos: • • •
•
Unidades de mantenimiento. Las tuberías y los conductos, a través de los que circula el aire. Los actuadores, como los cilindros y los motores, que son los encargados de transformar la presión del aire en un trabajo útil. Los elementos de control, como las válvulas distribuidoras. Las válvulas abren o cierran el paso del aire.
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Unidad de mantenimiento Antes de manejar a propósito el aire comprimido, hay que liberarla de impurezas (azufre, agua, óxidos, polvo). La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes elementos: •
Secador: tiene como objetivo reducir el contenido de vapor de agua existente en el aire.
•
Filtración: la misión del filtro es detener las impurezas que arrastra el aire comprimido, estas partículas vienes de la atmósfera y de la soldadura o alamina dela tubería.
•
Regulación y reflujo de presión: el objetivo del regulador es mantener el aire de salida a una presión constante, sean cuales fueren las fluctuaciones de la red y las variaciones de consumo del aire de la instalación.
•
Lubricación: constituye el último tratamiento del aire. Su finalidad es mezclar el aire con aceite para aumentar la vida y rendimiento y disminuir el rozamiento y la oxidación.
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•
Válvulas distribuidoras Las válvulas en neumática se pueden comparar con los interruptores eléctricos, con la diferencia que la energía a regular es la del aire comprimido. Para identificar las características de una válvula, sus funciones y aplicaciones, el número de entradas y salidas, sistemas de accionamiento, etc., se utilizan unas abreviaturas y símbolos
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Código de las vías de una válvula
CONDUCTOS
NORMA ISO
NORMA CETOP
Alimentación de presión
P
1
Conductos de trabajo
A, B, C, ...
2, 4, 6, ...
Escapes
R, S, T, ...
3, 5, 7, ...
Conductos de pilotaje
Z, Y, X, ...
12, 14, 16, ...
• • • •
ISO, International Organization Standarization. CETOP, Comité Europeo de las Transmisiones Óleo-hidráulicas y Neumáticas En neumática, la ISO 1219 es equivalente a la UNE 101 149-86. UNE, Una Norma Española.
B
Z
S
A
P
4
14
Y
5
R
2
1
CETOP
ISO
13
12
3
Válvula 2/2
Válvula 3/2
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Válvula 4/2
Válvula 5/2
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Accionamiento de las válvulas y simbología Son mecanismos para accionar y retornar una válvula. Los sistemas de accionamiento más representativos son los pulsadores, la palanca, el pedal y el neumático y los sistemas de retorno el melle o resorte y el neumático.
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Actuadores
En un sistema neumático los actuadores neumáticos o elementos de trabajo, tienen como función transformar la energía neumática del aire comprimido en trabajo mecánico. Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grande grupos: •
Cilindros
•
Motores
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Cilindros Los cilindros neumáticos transforman la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso. Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según el modo en que se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en dos grupos: •
Cilindros de simple efecto.
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•
Cilindros de doble efecto.
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Método de fijación de cilindros
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Motores Los motores transforman la energía neumática en un movimiento de giro mecánico. Funcionan igual que los cilindros de giro pero el ángulo de giro no está limitado.
Las ventajas más sobre saliente de estos actuadores son: • • • • •
Construcción sencilla (peso ligero) Arranque y paro muy rápido Insensibilidad al polvo, agua, calor y frío. La velocidad varía entre 3.000 y 8.500 rpm . Alta aceleración y baja inercia.
De estos actuadores podemos encontrar de 2 tipos: • •
Motor de aletas Motor de pistones.
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Conexiones neumáticas Las conexiones aire comprimido así como también racores de enchufe o racores rápidos (roscados). Son utilizados como conectores y conectores de tubos (tubos aire comprimido, tubos neumáticos) con sus correspondientes accesorios.
Racor rosca macho recto
Conector recto
Conector en T
Racor en codo – rosca hembra
Racor en codo – rosca macho
Conector en codo
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Conector en Y
Distribuidor conexión enchufe rosca
Tuberías El aire se transporta por tuberías hasta los receptores neumáticos o equipos. Estas pueden ser rígidas o flexibles.
Características a tener en cuenta para escoger la tubería para el circuito neumático • • • • •
Tipo de material ( Poliuretano, Polietileno, Poliamida) Diámetro interior ( 6 ... 12 mm) Diámetro exterior ( 2 ... 13 mm) Presión de funcionamiento (0,95 ... 35 bar) Temperatura del ambiente (20 ... 150 °C)
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Enlaces de interés Dónde podemos encontrar más información Sistemas de control http://procesoindustrial.blogspot.com/2008/09/procesos2.html Tipos de sistemas de control. http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_control#Tipos_de_Sistemas_de_Controlm
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