Introducción a la neumática e hidráulica industrial
IN
OUT
IN
OUT
Formación Profesional
Rafael Arjona
1 Componentes eléctricos 4.6. Sensores de fibra óptica
Hilos de fibra óptica
Este aparato actúa con la interrupción de un haz luminoso que es distribuido con cables de fibra óptica. El dispositivo amplificador contiene, tanto e l emisor, como el receptor de luz, y ésta se transmite a través de fibra óptica en uno o varios cables, que debido a su composición reducida, se puede adaptar a cualquier aplicación para detectar pequeños objetos. La luz emitida suele ser infrarroja y roja visible.
Los cables de fibra óptica pueden tener uno o varios hilos. En caso de tener más de uno, el cable tiene la posibilidad de incorporar señal de emisión y recepción.
Sensor de fibra óptica Alimentación amplificador y señal de salida
Cables de fibra óptica
Haz luminoso
<1 mm
Amplificador Recepción
Emisor
Emisión
Núcleo
Recepción
Cubierta 60º
Emisión
Figura 1.74. Sensor de fibra óptica y detalle de un conducto.
Los procedimientos de instalación se basan en efecto barrera y proximidad. En el primer caso, el objeto a detectar debe interrumpir el haz luminoso, y por proximidad, es el propio objeto el que hace de reflectante. En este caso, deben existir al menos dos fibras (emisión-recepción) en el mismo cable.
Figura 1.75. Cables de fibra óptica.
Barrera
+ CARGA
Proximidad
Alimentación a 24 V DC
-
Figura 1.76. Ejemplo sensor de proximidad, barrera, y conexionado eléctrico.
Símbolo
Identificador
Final Figura 1.77. Simbología. Marrón
B
B
Negro Azul
28
1 Componentes eléctricos 5 Dispositivos actuadores y de control de tiempo
Magnetismo
La extensa variedad de productos que componen los sistemas automatizados industriales, requiere un conocimiento minucioso de los mismos. En este apartado se tratarán los dispositivos de actuación, como relés electromagnéticos, contactores, avisadores acústicos, electroválvulas etc., y es fundamental la identificación correcta de sus terminales de conexión, tensión de funcionamiento, intensidad máxima de trabajo, por citar algunos, para que las labores operativas se adecuen al entorno de trabajo para los cuales fuero n diseñados. 5.1. El relé, conceptos previos
Si observamos un circuito eléctrico básico mostrado en la siguiente figura, la función del interruptor es dejar o no dejar pasar la corriente por el conductor, evitando o favoreciendo que la lámpara reciba tensión y por tanto se encienda. Se puede afirmar, que el interruptor es la herramienta que gobierna el paso de la corriente eléctrica del circuito.
Lámpara (E)
+
Fuente de energía
9 V
Interruptor (S)
Cuando se aplica corriente eléctrica a un conductor en forma de espira, o a una bobina, se crea un campo magnético. Se consiguen convertir materiales magnéticos, que en origen no lo son. Según la corriente aplicada y el tipo de bobinado, el campo magnético “artificial” creado, tendrá mayor o menor intensidad. Electroimán Formado por un solenoide (bobina) y un núcleo de hierro ubicado en el interior del mismo. El núcleo de hierro se imanta gracias al campo magnético que crea la bobina cuando ésta recibe corriente eléctrica por sus espiras. El resultado final es que se crea un campo magnético más intenso que el propio del solenoide.
Figura 1.78. Circuito eléctrico básico.
Ampliemos la función de este interruptor; en vez de abrir o cerrar una sola línea, lo hace con cuatro a la vez (fig. 1.79 a). Evidenciamos que es un interruptor “cuádruple”. Esto puede ser ideal para poner en marcha líneas eléctricas polifásicas. Como conclusión, observamos que el interruptor con mismo movimiento, puede cerrar hasta cuatro circuitos a la vez. En el siguiente caso (fig. 1.79 b), Se propone un interruptor cuádruple pero con dos contactos abiertos y dos contactos cerrados; cuando se activa el interruptor, dos circuitos se cierran, mientras que los otros dos se abren, desconectando los receptores que a ellos tuvieran conectados. a)
N
+
_ S
b) Figura 1.80. Electroimán.
Figura 1.79. Interruptores tetrapolares con contactos diversos.
El relé es un interruptor cuy a conexión se realiza (y se mantiene) por medio de corriente eléctrica y un electroimán. Si observamos la s iguiente figura, al accionar el interruptor “S” se crea un campo magnético que desplaza al eje “E” que abre y cierra los cuatro contactos principales.
29
1 Componentes eléctricos Actividades
1
Completa el cableado para que el amperímetro y el voltímetro aporten unas lecturas correctas.
2
Figura 1.142. Conexionado de aparatos de medida.
2
200
0
4
4 0 0
0
A
V
Circuito de automatismos Realiza el esquema eléctrico de mando del siguiente circuito que se muestra con sus mecanismos. Simboliza al menos: Un aparato de protección. Un transformador. Un pulsador de puesta en marcha. Un pulsador de parada. Un piloto indicativo. Un contactor. Un aparato de medida.
Interruptor
Figura 1.143. Mecanismos del circuito.
Alimentación 3 x 400 V + N + PE
L1 L2 L3 Alimentación circuito potencia
Interruptor de corte general
L1+ N Alimentación circuito de mando
PE L1 L2 L3 N
T1 1
3
5
N
1
3
5
N
1
1
0
1 N E L P
230 V AC
24 V AC 2
4
6
2
N
4
6
2
N
1 2 E L L P
S1 = MARCHA 1 2 3 4
2 0
S0 = PARADA 1
4
2 3L2
1L1
13
A
NO 21
5L3 NC
3
A1
4 1 M K
V 4 2
C A
14
2T1
NO 22
4T2
NC
H1 = Motor ‘ON’ X1
A2
X2
6T3
AC24V
H0 = Motor ‘AVERÍA’ X1 X2
AC24V
Motor trifásico de jaula de ardilla
V2
U1
W2
U2
V1 W1
49
2
Neumática
Cilindro de simple efecto
Depósito acumulador
% 0 5
Válvula estranguladora antirretorno
Válvula 3/2 NC pilotada por aire
2
1
3
Presión
Regulador de presión
Manómetro
Compresor neumático
0 4,
0 6,
0,2 0
0,8 1 MPa
Lubricador
Presostato Filtro 4
6 0,4
2
0 0
Válvula de seguridad
Purga automática
0,6 0,8
0,2
8
1 MPa kgf/cm2
10
Manómetro
2
Válvula 3/2 NC accionada por pulsador
M 1
2
12
3
2 Neumática 2.7. Ley de Boyle-Mariotte
Robert Boyle
Esta Ley de los gases indica que a temperatura constante, el volumen que ocupa una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que se ejerce.
P · V = Constante Esto supone que cuando la presión aumenta, se reduce el volumen, y al contrario, si la presión disminuye, aumenta el volumen. A continuación se muestra una curva que demuestra que,
1627 - 1691. Físico, químico, filósofo e inventor irlandés. Además de la Ley de Boyle, hizo aportaciones acerca de la propagación del sonido, así como los efectos de congelación del agua. Se dice que es fundador de la química moderna.
P1 · V1 = P2 · V2 = P3 · V3 = Cte. 1 · 4 = 2 · 2 = 4 · 1 = Cte. P3 = 4 bar
P2 = 2 bar
P1 = 1 bar
s e r a b n e n ó i s e r P
1620 - 1684. Físico y clérigo francés. Estudioso de la hidrodinámica, de los gases, incluso realizó trabajos de óptica, formuló la ley de Boyle -de manera independiente a éste- más precisa que el propio Boyle, ya que indicó que la temperatura tenía que ser constante.
4.0
3.0
2.0
1.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
Volumen en litros Figura 2.8. Ley de Boyle-Mariotte. Ejemplo Si la presión que ejerce un pistón en un recipiente es de 3,4 bar en un volumen de 3 3 0,25 m , ¿qué presión se ejercerá cuando el volumen se comprime a 0,1 m ?
P1 · V1 = P2 · V2 P2 =
58
Edme Mariotte
P1 · V1 3,4 · 105 Pa · 0,25 m3 = = 850.000 Pa = 8,5 bar V2 0,1 m3
2 Neumática Los compresores industriales suelen incorporar la unidad de mantenimiento en el conjunto funcional. A continuación se muestran tres gráficos de tres sistemas de compresión, tratado y distribución del aire comprimido para instalaciones de diferente calibre.
4
6 0,4
2
0
Unidad de mantenimiento: Filtro, regulador y lubricador
0,6
0,2 0
Unidad de mantenimiento: Filtro y regulador
0,8
8
1 MPa kgf/cm2
10
Unidad de mantenimiento: Filtro, regulador y lubricador. Símbolo simplificado
Figura 2.22. Grupo compresor para pequeño volumen.
Regulador de presión
Compresor neumático
Manómetro
0,4
0,6
0,2 0
Presostato
0,8 1 MPa
Filtro
Lubricador
Figura 2.24. 4
6 0 4,
2
0
Válvula de seguridad
0 6,
0,2 0
0,8
8
1 MPa kgf/cm2
10
Manómetro
Purga automática
Figura 2.23. Grupo compresor para mediano volumen.
Figura 2.25. Grupo compresor de carácter industrial.
Diferentes aplicaciones: - Pintura. - Procesos químicos. - Sopleteado, etc.
Compresor AD A D A R E P
Depósito 4
4
6 0,40,6
Filtro inicial
2
0,2 0 0
6 0,40,6
0,8 MPa 2 kgf/cm
8
2
0,2
1
0 10
0
0,8 MPa 2 kgf/cm
8
1 10
Filtros de precisión. Por ejemplo de: 1 µm, 0,01 y 0,003 µm Drenaje
64
Secador de aire
2 Neumática 3.2. Actuadores neumáticos
Realizan un trabajo tomando como energía el aire comprimido. Pueden ser lineales, rotatorios y giratorios.
Cilindro de simple efecto
3.2.1. Cilindros neumáticos Los cilindros neumáticos realizan esfuerzos lineales, y los encontramos de varios tipos.
Figura 2.36.
3.2.1.1. Cilindros de simple efecto Dispone de una sola vía de alimentación, por donde entra el aire comprimido, que empuja el émbolo haciendo salir al vástago. Para su retroceso, utiliza un muelle. Diferenciamos por tanto la cámara anterior al muelle y la que lo incorpora. Cuando el vástago sale, el aire de la cámara sale por un pequeño orificio. Émbolo
Muelle Camisa Vástago
Culata
Vía de entrada de aire comprimido
Escape libre Figura 2.34. Cilindro de simple efecto.
3.2.1.2. Cilindros de doble efecto Dispone de dos vías de alimentación, y se puede mecanizar tanto la extensión como la recogida del vástago. Para la salida del vástago se usará la vía posterior y para la recogida la contraria. No dispone de entrada forzada; así que se usará aire comprimido.
Cilindro de doble efecto
La velocidad de entrada y salida del vástago a iguales presiones es diferente, ya que la superficie de empuje hacia la salida es mayor que la de entrada; hay que restar el diámetro de la varilla.
Salida Entrada de presión, el vástago sale
A escape
Cilindro de doble efecto con amortiguación
Superficie de empuje
Entrada Figura 2.37. A escape
Entrada de presión, el vástago entra
Figura 2.35. Cilindro de doble efecto.
3.2.1.3. Cilindros de doble efecto sin vástago
Cilindro de doble efecto sin vástago
Actúan a modo de ejes lineales. También se conocen como actuadores lineales. Disponen de una pieza de material plástico duro o metálico de carácter móvil, donde se asocian las aplicaciones mecánicas. El perfil donde va encapsulado el conjunto incorpora raíles para alojar sensores magnéticos a diferentes alturas, o medidas. Figura 2.38.
67
2 Neumática En los siguientes gráficos, se aprecia un actuador de giro de 180º, con “parada” en posición central. Ello se consigue con una válvula con tres posiciones, donde los extremos obligan al giro en un sentido u otro y la posición central con centros cerrados, bloquea el eje. En caso de usar válvulas de dos posiciones, el movimiento será continuo en cada uno de los dos sentidos de giro.
Vía de giro 1 Vía de giro 2
Figura 2.54. Ejemplo de uso de un actuador de giro de 180º. Note que al usar una válvula direccional con una posición de trabajo a centros cerrados, es posible añadir una posición vertical de trabajo. Esquema de mecanismos y esquema neumático. A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
4 (B)
5 (R)
2 (A)
3 (R)
1 (P)
4 (B)
5 (R) 1 (P)
2 (A)
3 (R)
4 (B)
5 (R)
2 (A)
3 (R)
1 (P)
3.2.4. Actuadores rotolineales Los forman la combinación de un actuador lineal y otro rotatorio, por lo tanto, en conjunto pueden desarrollar movimientos más complejos. Normalmente las vías de trabajo están separadas para uno y otro. En los siguientes gráficos se aprecia un ejemplo de cilindro rotolineal; en el primer caso, el conjunto sube y baja realizando la acción lineal. A continuación, el cilindro puede girar 180º, si se alimenta con aire comprimido la acción rotatoria.
Figura 2.55. Esquema neumático.
Tornillos
Entrada / salida presión Los sensores magnéticos, se ubicán atrás y típicamente se colocan más de dos, por ejemplo a 0º, 90º y 180º.
180º
Cilindro pinza
En los gráficos se ha insertado una pinza neumática a modo de ejemplo, para representar lo que supondría una unidad funcional co mpleta. Figura 2.56. Conexiones de una mesa giratoria.
71
2 Neumática
A
B
Vía de bajada
Vía de subida
C
D
Vía de giro 1 Vía de giro 2
Figura 2.57. Funcionamiento de un conjunto rotolineal neumático. A. El eje sube. Se alimenta la vía de subida del cilindro lineal.
B
A
B. El eje baja. Se alimenta la vía de bajada del cilindro lineal.
A
A
A
A
B
B
B
B
4 (B)
2 (A)
A+
C. El eje rota 180º. Se alimenta la vía de giro 1 del cilindro giratorio.
4 (B)
2 (A)
5 (R)
3 (R)
B+ 5 (R) 1 (P)
3 (R)
1 (P)
Figura 2.58. Esquema neumático con sensores magnéticos.
72
D. El eje rota sentido inverso al anterior 180º. Se alimenta la vía de giro 2 del cilindro giratorio.
2 Neumática 3.2.5. Motores neumáticos
Motor neumático reversible
Como sucede con el equipo compresor, los motores neumáticos pueden ser de paletas, de pistones y de engranajes, siendo los dos primeros los más empleados. Presentan ciertas ventajas respecto a los motores eléctricos, como el calentamiento que es mínimo, el control de posición del eje, el par, la inversión de sentido de giro, la alta velocidad que consigue y la potencia desarrollada en función de su tamaño. En contra, se requiere de una fuente aire comprimido, que es otra fuente de energía adicional.
Motor neumático un sentido de giro
Fig. 2.60.
Motor neumático un sentido de giro
% 0 5
Válvula estranguladora antirretorno
% 0 5
Figura 2.59. Motor neumático.
Inverso
Directo 2
2
M
M 1
3
1
3
Presión Presión
Presión
Figuras 2.60. y 2.61. Esquema de mecanismos y esquema neumático para la inversión de sentido de giro de un motor neumático con una válvula pulsador por sentido, una válvula 4/3 pilotada por aire con centros cerrados y retornos por muelle. Además cuenta con válvulas estranguladoras antirretorno para regular la velocidad en ambos sentidos.
Motor neumático A
A
B
B
Fig. 2.61.
Válvula 4/3 A B
Directo
P R
2 (A)
1 (P)
3 (R)
Inverso
2 (A)
1 (P)
3 (R)
P Unidad de mantenimiento
73
2 Neumática 3.3. Válvulas
Las válvulas neumáticas son los mecanismos que se encargan de controlar el paso del aire comprimido dentro del sistema neumático. Serán capaces de regular ciertos parámetros como la presión y el caudal. Por su forma constructiva podrán ser de asiento o corredera.
Válvula de asiento
Válvula de corredera A
A P
A
A
P P
Abierta
Cerrada
P
Cerrada
Abierta
Figura 2.60. Válvulas de asiento y de corredera.
Designación y simbología de las válvulas distribuidoras La válvula distribuidora se designa por dos cifras, por ejemplo 5/3, donde la primera cifra indica el número de vías que posee (entradas o salidas de aire, sin contar las vías de pilotaje), y la segunda cifra las posiciones que puede adoptar, es decir, las conmutaciones neumáticas que es capaz de realizar la válvula internamente. Las posiciones se representan por cuadrados.
3.4. Válvulas distribuidoras Ejemplo
Las válvulas distribuidoras, actúan de conmutadores neumáticos, de tal modo que distribuyen el aire comprimido en función de una señal de mando que podrá ejecutarse de diversos modos; manualmente, a través de finales de carrera, con pilotajes neumáticos, hidráulicos, por electroválvulas, entre otros.
Válvula con dos vías y dos posiciones.
La válvula también cuenta con un esfuerzo que hace que vuelva a cambiar de posición o se conmute a una posición concreta. Ejemplos 2 Posiciones
1
Dos vías porque tiene una entrada y una salida; y dos posiciones porque puede, o bien comunicar las vías, o bien taponarlas.
3 Posiciones
2
1
2
3
Figura 2.63. Ejemplo de válvulas distribuidoras de dos y tres posiciones.
Ejemplo
En el primer caso, la válvula está accionada por pulsador y tiene dos posiciones de trabajo, pero al “soltar”, la válvula regresa a la posición inicial ayudada por un muelle. Tiene por lo tanto dos accionamientos, un pulsador manual, y un muelle automático para el retroceso. En el segundo caso, la válvula si no es accionada por ninguno de los dos pulsadores, los muelles obligan a que tenga la posición central (2) activa. Por tanto, si es presionado el pulsador de la izquierda, funcionará la posición 1. Al soltarlo, vuelve al centro. Al presionar el pulsador de la derecha, funcionará la posición 3. Al soltarlo vuelve al centro. En este ejemplo, note que se han utilizado cuatro accionamientos, dos pulsadores y dos muelles. Las vías de las válvulas se designan por letras o números: (P ó 1) para origen de presión, (A y B ó 2 y 4) para líneas de trabajo y (Rnº y Snº , ó 3 y 5) para escape. Para señales de mando o pilotaje, se usarán (X, Y y Z, ó 12, 14). A (2) 12
A (2) B (4)
A (2) B (4)
A (2)
T T
14
T P (1)
P (1) R (3)
P (1) R (3)
T TT
Figura 2.64. Ejemplo para la designación de las vías de trabajo de las válvulas.
74
T
R1 (3) R2 (5) P (1)
Válvula con cinco vías y tres posiciones.
AT T
B
T
T TT
T
R1 P R2 Cinco vías porque tiene una entrada de presión, dos salidas de trabajo y dos vías de escape. Y tres posiciones porque puede: - Posición central, poner todas las vías cerradas. - Posición izquierda, conmutar de P a A, y de B a R2. - Posición derecha, conmutar de P a B y de A a R2.
2 Neumática 3.4.2. Válvula 3/2. Tres vías, dos posiciones Esta válvula tiene dos posiciones. En una de e llas al accionarla, conmuta el paso de aire del origen de presión P hasta la vía de trabajo A. En este supuesto, la válvula es una NC, normalmente cerrada. En caso de que la disposición de las vías sea NA (abierta), inicialmente el origen de presión fluye directamente hasta la vía de trabajo A, y al accionar la válvula con algún medio, por ejemplo un pulsador, se corta el fluido ya que el origen de presión P, queda taponado.
Válvula 3/2 NC accionada por pulsador y retorno por muelle
Sin presionar
Válvula 3/2
A
A A
P R P
P Presionado
R
R
Figura 2.73 . Válvula 3/2 normalmente cerrada (NC), accionada por pulsador. Funcionamiento y simbología.
A A
R
P
P
R
Válvula 3/2 NA accionada por pulsador y retorno por muelle
Sin presionar
Válvula 3/2
A
A A
R P R P
R Presionado
P
Figura 2.74. Válvula 3/2 normalmente abierta (NA), accionada por pulsador. Funcionamiento y simbología.
A A
RP
R
P
77
2 Neumática Ejemplo de accionamiento con válvulas 3/2. Retroceso automático de cilindro de simple y doble efecto. Una válvula con accionamiento tipo pulsador pilota a una segunda válvula que alimenta al cilindro. Cuando éste sale completamente, acciona una válvula con accionamiento tipo final de carrera, que obliga a la válvula pilotada a la recogida del vástago del cilindro. Cilindro de simple efecto
Electroválvula 3/2 NA, pilotada por aire
Electroválvula 3/2 NA, accionada por pulsador y retorno por muelle
2 14
12
1
1
1
3
Electroválvula biestable 3/2 NA, pilotada por aire
2
M
2
3
3
Figura 2.75. Retroceso automático de un cilindro. Esquema de mecanismos. Reguladordepresión
Compresor neumático
Manómetro
0,40,6 0,2 0
Presostato
Filtro
4
0,8 MPa
1
Lubricador
6 0,40,6
2
0,2 0 0
Válvula de seguridad
0,8 MPa kgf/cm2
8
1 10
Fuente de aire comprimido y unidad de mantenimiento
Manómetro
Purga automática
Figura 2.76. Esquemas neumáticos para cilindros de simple y doble efecto.
Cilindro de simple efecto
Electroválvula biestable 3/2 NA, pilotada por aire
Electroválvula 3/2 NA, pilotada por aire
1 ( P )
3 ( R )
2 ( A )
Cilindro de doble efecto
P Electroválvula 3/2 NA, pilotada por aire
Electroválvula biestable 5/2 NA, pilotada por aire
2 (A)
3 ( R )
Electroválvula 3/2 NA, accionada por pulsador y retorno por muelle
1 (P)
3 (R)
P 2 (A) Electroválvula 3/2 NA, accionada por pulsador y retorno por muelle
1 (P)
78
1 ( P )
3 (R)
2 ( A )
2 Neumática 5.3. Empleo del vacuostato
Vacuostato
Dos ventosas están unidas entre sí por un conducto neumático, que a su vez está conectado a la vía de succión de un eyector. La presión le llega al eyector procedente de una válvula 5/3 con accionamiento por solenoide. En el ejemplo se ha utilizado un vacuostato, con medidor de presión negativa. En reposo, la válvula 5/2 deriva la presión a escape, por lo tanto, las ventosas no producen succión.
0.0 Bar Vacío
El vacuostato es un presostato que funciona a bajas presiones, por lo tanto, es capaz de registrar el vacío. Dispone de uno o varios contactos conmutados que se activarán cuando el valor de consigna de una presión, normalmente parametrizable ha sido alcanzado. Por otro lado, el vacuostato diferencial, mide la diferencia entre una presión máxima y una mínima.
VACUOSTATO
5/2 También puede disponer de una salida analógica que indique el valor actual de vacío.
Válvula “A”
Figura 2.137. Las ventosas no succionan.
Vacuostato
Cuando es accionada la válvula 5/2, la presión de aire comprimido entra con fuerza a través del eyector y al pasar por la boquilla, provoca una presión negativa en las ventosas, es decir, succión. La salida del eyector va directamente a escape a través de un silenciador. Note también como el vacuostato mide la presión que se registra en el eyector.
DC
Dig.
DC
Figura 2.140.
-1.3 Bar Vacío
VACUOSTATO La presión de aire que maneja el dispositivo, se puede utilizar como pilotaje para otros elementos neumáticos.
5/2 Válvula “A” Detalle
Figura 2.138. Las ventosas succionan. Actuador neumático
Se puede convertir la señal de vacío en presión, con ello se consigue que cuando el vacío llega a un valor determinado activa a un actuador a través de una válvula.
Eyector
Válvula Vacuostato
2 (A)
Válvula Vacuostato
2 (A)
2 (A)
Válvula
6 bar
1 (P)
3 (R) 1 (P)
Ventosa
6 bar 1 (P)
3 (R)
Figura 2.139. Válvula neumática
3 (R)
Figura 2.141.
95
3 0
1
Electroneumática
AUT MAN
START
A+. (Y1) Cilindro doble efecto RESET
STOP
ALARM
a0
c0
B+. (Y2) Cilindro doble efecto
a1
b0
b1
C+. (Y3-Y4) Actuador lineal sin vástago
Jeringa
c1
B10. Capacitivo Presencia de líquido
B11. Capacitivo Presencia de botella
M
M1. Electro-bomba llenado recipiente
A+
Cilindro A
B+
Cilindro B
C+
Cilindro C
B+=0=a1 M2. Motor cinta transportadora
M
C-
3 Electroneumática Esquema neumático ALIMENTACIÓN RODAMIENTO CIL. EMPUJADOR PRESENCIA ROD. a0
a1
pr
A
ACTUADOR GIRO
TRASVASE HACIA TRANSPORTE ACTUADOR GIRO PINZA
PINZA
b1
B
c1 b2
b0
BCap_Líquido
D
B-
B+
A-
A+
PRESENCIA LÍQUIDO
TRASVASE HACIA LÍQUIDO
D+
IND
D-
c2
c0
C
C+
C-
E+
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
4 (B)
B+
2 (A)
4 (B)
2 (A)
4 (B)
B-
2 (A)
C+
4 (B)
E
2 (A)
4 (B)
C-
D+
A+ 5 (R)
3 (R)
5 (R)
1 (P)
3 (R)
1 (P)
2 (A)
E+ 5 (R)
5 (R)
3 (R)
3 (R)
5 (R)
1 (P)
1 (P)
3 (R)
1 (P)
P
Figura 3.77.
Figura 3.78. GRAFCET de la aplicación.
0 START
E-
CONDICIONES INICIALES OK
Transición 1 ETAPA 12
Etapa 1
1
CONDICIONES
Etapa 7
S A+ Cil. empuja pieza R M1. Motor cinta
7
S C+ Cil. de giro inverso
Sensor c0 Transición 8
Sensor S6 INICIALES OK
Transición 2 Etapa 8 Etapa 2
2
8
S E+ Pinza 2. Fija
TON
S B+ Cil. de giro inverso
Transición 9
Sensor b0
1 seg. Transición 3 Etapa 9 Etapa 3
3
Sensor a0
S D+ Pinza 1. Fija R A+ Cil. empuja pieza
9
Sensor c2
S C- Cil. giro directo R C+ Cil. giro inverso Transición 10
Transición 4 Etapa 10 Etapa 4
4
Sensor b2
S B- Cil. giro directo R B+ Cil. giro inverso
Transición 11 1 seg. Etapa 11
5
S E+ Pinza 2. Suelta
TON
Transición 5 Etapa 5
10
11
R C- Cil. giro directo
Sensor c1
R D+ Pinza 1. Suelta
Transición 12
TON Transición 6 1 seg.
Etapa 12 Etapa 6
6
R B- Cil. giro directo
TON 2 seg.
Sensor b1
12
S M1. Motor cinta
CONDICIONES Sensor S7 INICIALES OK
Transición 13
Transición 7 ETAPA 1
7
139
4
Hidráulica
T
A
P
L
B
4
6 0,4
2
0
Unión
P
T
7
4
6 0,4
2
0,6
0,2 0 0
Unión
0,8 MPa 2 kgf/cm
8
1 10
P
T
0,8
0,2 0
0
0,6
1 MPa kgf/cm 2
10
8
4 Hidráulica 5.1.5. Bomba helicoidal Formada por dos o tres tornillos helicoidales que están engranados entre sí, de tal modo que el giro de los tornillos, desplaza el fluido de una zona de la cámara a la contraria. También se conoce como bomba de tornillo.
Depósito Figura 4.14. Bomba helicoidal.
5.1.6. Depósito de almacenamiento El depósito almacena el fluido que circulará (re-circulará) por el circuito hidráulico. Un tubo está conectado direc tamente a la bomba para extraer el fluido; otro tubo se dispone a modo de retorno. El depósito cuenta también con varias utilidades como filtros, indicadores de nivel de llenado, tornillo de vaciado, entre los más importantes.
Salida P Motor-bomba Llenado con filtro Retorno T Tubo de aspiración
Junta Nivel Tubo de retorno Drenaje Amortiguación
Aspiración
Figura 4.15. Interior del depósito de almacenamiento o tanque.
156
Figura 4.16. Simbología del depósito.
4 Hidráulica 5.4.5. Válvula 5/2
Válvula 5/2
La válvula 5/2 (5 vías, dos posiciones), tiene varias combinaciones de trabajo respecto a sus vías que son: origen de presión P , dos vías a depósito T y dos al trabajo A y B. A continuación, se muestran las dos posiciones de trabajo habituales para sus 5 vías. En el primer caso, el origen de la presión P, aplica fluido a la conexión B del cilindro de doble efecto, lo que provoca la recogida de éste. Por otro lado, la conexión A del cilindro se deriva a depósito T.
A T
A T
B T
R P T
Abierta de A a R de P a B +T
Figura 4.47. Simbología de la válvula 5/2.
B T
R P T
B
T
Accionamientos típicos para válvulas hidráulicas distribuidoras
Manual
P
Accionado por pulsador Accionado por palanca
A
T
Accionado por pedal Accionado por palanca con retención Accionado por rodillo
Figura 4.46. Válvula 5/2 con cilindro de doble efecto. Conexión para la recogida del vástago.
Accionado por rodillo escamoteable
En el segundo caso, el origen de la presión P, aplica fluido a la conexión A del cilindro, lo que provoca la extensión de éste. Por otro lado, la conexión B del cilindro se deriva a depósito T.
Servoaccionamiento Accionado por solenoide (electroválvula)
* A
B
T R P T
Indicar el accionamiento si no se conoce el símbolo Retorno por muelle
T
B
Figura 4.48. Accionamientos típicos.
T Figura 4.49. Válvula 5/2 con cilindro de doble efecto. Conexión para la extensión del vástago.
P T 168
A
4 Hidráulica
1 o r t e m ó n a M
o c r i l o u t o á r M d i h
8 6 6 , 0 4 , 0 4
8 , 0
0 1 1 2
2 , 0
a m c P / M f g k 0 0
2
2 o r t e m ó n a M
8 6 6 , 0 4 , 0 4
8 , 0
0 1 1 2
2 , 0
a m c P / M f g k 0 0
n a ó a r i l o u d s v a e r l i p á t V i m e l d
2
n ó i n U
T
P
L
n ó i n U
B B
P 3 / 4 a l u v l á V
P
A A n ó i n U
T T
z i r t o M o p u r G
0
o t n e i m a n o i c c a e d o p u r G
T
8 6 6 , 0
7
4 , 0 4
8 , 0
0 1 1 2
a m c P f / M g k
2 , 0
0
0 2
P
Figura 4.83. Esquema de mecanismos del ejemplo propuesto.
179
5
Electrohidráulica
L1 L2 L3 N PE STOP 1
N
1
Cilindro de doble defecto
2
N
2
START 3
4
14
24
34
44
NO
NO
NO
NO
12
22
32
42
NC
NC
NC
NC
12 14
22
11
24
A
32 34
42 44
31
41
21
A1
230 V AC
Y1
T
A2
Relé
B
P
A
P
T
B
Electroválvula
11
21
31
41
COM
COM
COM
COM
DTC Nivel
Unión
IND
0
Y1 CIL_A+
Manómetro Unión
Electroválvula abre compuerta de tolva
4
Biestable
0
4
8
1 10
0,6
0,2 0 0
MPa kgf/cm2
6 0,4
2
0,8
T
7
Electroválvula cierra compuerta de tolva
0,6
0,2 0
Y2 CIL_A-P
0,8 MPa kgf/cm2
8
1
Válvula limitadora de presión
P
10
A1 A0
6 0,4
2
Grupo Motriz Grupo de accionamiento
Y3 H.MOT Electroválvula que activa el hidro motor
T
5 Electrohidráulica Ejemplo de funcionamiento de una válvula 4/3 de caudal proporcional con centros cerrados.
1. Los dos devanados desplazan la corredera de manera proporcional a una tensión, donde Y1 = 0 a 5 V e Y2 = 5 a 10 V. A
2. Si la consigna envía 5 V, la posición será la central con centros
B
Y1
cerrados.
Y2 P
Sensor de posición
A
T
B P
Consigna (0 a 10 V)
Controlador
Y2
Y1
P
T
P
T
T
Figura 5.27. Esquema de funcionamiento.
Ts
3. Si la consigna envía 2,5 V la electroválvula Y1 estará abierta al
M
50% de P hacia B y de A hacia T.
4. Los dos devanados disponen de sensores de posición, de tal manera, que el sistema es capaz de corregir la orden de consigna; por ejemplo, si se enviaron 5 V para conseguir los centros cerrados, pero realmente la corredera no está justo en el centro, se corrige automáticamente (por el lazo cerrado), al enviar los sensores la información correcta al controlador.
Figura 5.29. Esquema hidráulico.
l a d u a c e d a r u t r e p A
Comparador Señal de consigna
Controlador
Válvulas
Salida
Abre de PaA
Abre de PaB
Sensor de posición 0
Figura 5.28. Diagrama de bloques.
5. La válvula moverá un cilindro de doble efecto proporcionalmente
A
2 3 4 5 6 7 8 9 Tensión de c onsigna, en voltios
B
Alimentación devanado
0V
Alimentación
+24 V DC
+24 V DC
0V
Alimentación Señal
Señal
Sensor de posición
10
Figura 5.30. Gráfica de funcionamiento de la válvula propuesta.
a la tensión de consigna.
Alimentación devanado
1
Y1
Devanado
Sensor de posición
Y2
P T
Núcleo
Corredera
Armadura
Junta
A
P
B
T
Figura 5.31. Electroválvula proporcional.
213
