TECNOLOGÍA ESPECÍFICA
CIRCUITOS ELECTROHIDRÁULICOS SECUENCIALES
ELEMENTOS DE CIRCUITOS ELECTROHIDRÁULICOS
1. UNIDAD DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA
Los sistemas de mando Electro-hidráulico generalmente no se alimentan con electricidad de sus propias fuentes de voltaje (por ejemplo las baterías), sino a través de conductores desde otro suministro principal, vía una unidad de la alimentación eléctrica, llamada también Fuente de alimentación, Fuente de energía.
Los módulos de una unidad de la alimentación eléctrica
2. ELEMENTOS ELÉCTRICOS DE ENTRADA.
PULSADORES
Para que una máquina o instalación pueda ponerse en movimiento, hace falta un elemento que introduzca la señal. Un pulsador, es un elemento tal, que ocupa en el accionamiento continuo la posición deseada de conexión.
La figura muestra ambas posibilidades, es decir como contacto de cierre y como contacto de apertura. Al accionar el pulsador, actúa el elemento móvil de conexión en contra de la fuerza del muelle, uniendo los contactos (contacto de cierre) o separándolos (contacto de apertura). Haciendo esto está el circuito cerrado o interrumpido. Al soltar el pulsador, el muelle fuerza la reposición a la posición inicial.
SENSORES
Se usan los sensores para obtener información sobre el estado de un sistema y pasar esta información al control. En los sistemas electro-hidráulicos, o electroneumáticos, los sensores son principalmente usados para las siguientes tareas:
Obtener la posición de componentes de accionamiento.
Medir y supervisar la presión y temperatura del fluido utilizado.
Para el reconocimiento de material.
FINALES DE CARRERA MECÁNICOS (LimitSwitch)
Con los finales de carrera se detectan determinadas posiciones de piezas de maquinaria u otros elementos de trabajo.
En la elección de estos elementos, es preciso atender especialmente el aspecto mecánico, la seguridad de contacto y la exactitud del punto de conmutación.
Para el montaje y el accionamiento de los finales de carrera que hay que fijarse en las indicaciones del fabricante, siendo preciso restar el ángulo de acceso y sobre-recorrido.
SENSORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS
En la práctica a menudo se han de detectar o contar las piezas (piezas a mecanizar, etc.) movidas en máquinas o dispositivos. En la mayoría de los casos ya no pueden utilizarse para estos procesos los finales de carrera mecánicos ni tampoco los magnéticos.
En el primer caso porque ya no suele ser suficiente la fuerza de accionamiento de la pieza, para accionar los finales de carrera; en el segundo caso, porque la detección de la pieza ya no suele hallarse en el campo de acción del cilindro, para facilitar un detectado magnético. Entonces se ofrece la posibilidad de realizar esa detección sin contacto.
Constitución: Los interruptores de proximidad inductivos constan de un oscilador, un disparador de nivel determinado y un amplificador.
3. SENSORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS
Los interruptores de proximidad capacitivos reaccionan - en contraposición a los interruptores de proximidad inductivos - a todos los materiales (también a los no metálicos), cuyas propiedades dieléctricas provocan una modificación de la superficie activa.
RELÉ DE CONTROL
La representación de reles y contactores en el esquema eléctrico es idéntica, al igual que el principio de funcionamiento que utilizan.
Los Reles se utilizan para conectar o desconectar corrientes relativamente pequeñas.
Aplicando tensión a la bobina, circula corriente eléctrica por el arrollamiento y se crea un campo magnético, por lo que la armadura es atraída al núcleo de la bobina. Dicha armadura, a su vez, está unida mecánicamente a los contactos, que llegan a abrirse o a cerrarse. Esta posición de conexión durará, mientras esté aplicada la tensión. Una vez desaparezca la tensión, se desplaza la armadura a la posición inicial, debido a la fuerza del resorte.
losreles se señalan K1, K2, K3 etc.
las terminales de la bobina se señalan A1 y A2.
los contactos cambiados por el reles también se señalan K1, K2 etc. en los diagramas eléctricos.
hay además números de identificación del dos-dígitos para los contactos de conmutación. El primer dígito está para la enumeración de todos los contactos existentes (número ordinal), mientras que el segundo dígito denota el tipo de contacto (número de la función).
Función de los Números para los reles:
1 2 contacto normalmente cerrado.
3 4 contacto normalmente abierto.
1 2 4 contacto de cambio del conmutador.
SOLENOIDES
Los solenoides hacen posible operar las electroválvulas con la ayuda de energía eléctrica. Un solenoide consiste en un bobinado el cual lleva en su núcleo un elemento desplazable el cual a su vez lleva adosado una corredera, carrete o spool.
Cuando se energiza el solenoide el campo magnético en el núcleo desplaza a la corredera con lo cual se logra cambiar de una posición a otra a la electroválvula.
Electroválvula 3/2 vías, con accionamiento manual auxiliar.
Al aplicar una señal eléctrica a la bobina, se origina un campo magnético, quehace que la armadura se levante de su asiento, ocupando la posición superior.
El aire comprimido fluye desde la entrada 1(P) hacia la salida 2(A); el orificio deescape 3(R), existente en el tubo del imán; queda cerrado por la armadura. Alanular en la bobina el campo magnético, el muelle de reposicionamiento vuelve aempujar la armadura sobre el asiento obturador. El paso de aire comprimido de1(P) hacia 2(A) queda bloqueado; el aire comprimido del conducto de trabajoescapa a través de la conexión 2(A) hacia 3(R) en el tubo del imán.
También aquí facilita el accionamiento auxiliar un conmutado manual de estaelectroválvula 3/2 vías.
Este elemento se aplica en mandos provistos de cilindros de simple efecto, en elmando de otras válvulas y en la conexión y desconexión de aire comprimido enmandos. Se muestra a continuación una NC.
Electroválvula 5/2 servopilotada, de impulsos eléctricos.
La inversión de la válvula se realiza por válvulas de 3/2 vías accionadas porsolenoides incorporados. Al producirse la atracción del núcleo del mientras existatensión en la bobina.
Por medio del servopilotaje se accionan válvulas mas grandes, gracias aelectroimanes relativamente pequeños.
SIMBOLOGIA ELECTROHIDRÁULICA BASICA
CIRCUITOS ELECTROHIDRÁULICOS SECUENCIALES
En la electrohidráulica los actuadores siguen siendo neumáticos, los mismos que en lahidráulica básica, pero las válvulas de gobierno mandadas neumáticamente son sustituidas por electroválvulas activadas con electroimanes en lugar de pilotadas con airecomprimido.
Las ventajas de la electrohidráulica sobre la hidráulica pura son obvias y se concretanen la capacidad que tienen la electricidad y la electrónica para emitir, combinar,transportar y secuenciar señales, que las hacen extraordinariamente idóneas para cumplirtales fines. Se suele decir que la hidráulica es la fuerza y la electricidad los nervios delsistema.
MAPA DE KARNAUGH
El mapa de karnaugh es una herramienta utilizada en la simplificación se circuitos lógicos que utilizan el álgebra booleana.
El circuito lógico se plantea en una tabla de verdad bidimensional, en donde los números de las cuadriculas es igual a 2N donde N = Variables. Las variables comúnmente son las señales de salida, si lo comparamos con un PLC, que tiene señales de entrada (pulsadores, sensores, etc) y señales de salida (Motores, electroválvulas, relés, etc), las variables en mapas de karnaugh serían las señales de salida.
Por ejemplo si se tiene 3 variables, entonces el número de cuadriculas seria 23= 8, la tabla quedaría de esta forma:
En las cuadriculas van los "0" y los "1", donde "0" es el valor falso y "1" el valor verdadero. Pongamos un ejemplo cualquiera utilizando el mismo número de cuadriculas
Agrupándolo en un grupo, la ecuación seria:
Ahora con respecto a electrohidráulica, la lógica del mapa de karnaugh se respeta, a excepción de que en vez de poner "0" y "1" los valores verdaderos se representan mediante un vector recto, el cual representa la dirección a la cual va ir el cilindro neumático. Recuerden que como ya estamos hablando de electrohidráulica, las variables seria:
Y a su vez:
Pero cabe resaltar que si se forman 3 grupos entonces el N° de relés eléctricos serian 1.5, y este resultado se redondea a 2.
¿Pero como se forman los grupos?
Los grupos es la asociación de un conjunto de letras que están dentro de una secuencia determinada, esta asociación se realiza de tal manera, que ninguna de las letras se repita entre sí.
Ejemplo:
Secuencia: A+B+B-A-. Aquí tenemos a dos grupos: 1° grupo A+B+, 2° grupo B-A-
Mapas de Karnaugh en circuito Electrohidráulico
Ahora para formar un circuito electrohidráulico con mapas de Karnauhg tenemos que tener en cuenta 3 elementos: La secuencia, el mapa de Karnaugh y las ecuaciones que se obtiene al realizar el mapa.
Tomando la secuencia anterior, el número de relés eléctricos seria 1, eso quiere decir que: el número de variables seria 3 y las cuadriculas 8. Con estos datos ya podemos formar nuestro Mapa de Karnaugh.
Según la secuencia, esta es la forma ordenado en la que los vectores deben de salir:
Al ser presionado el Pulsador S, da inicio a la secuencia saliendo el cilindro A, el cual se dirige de A0 hacia A1.
Al activarse A1 permite que salga el cilindro B, el cual se dirige de B0 hacia B1.
Al activarse B1 permite que se active el relé X, el cual se dirige de X0 hacia X1.
Al activarse X1 permite que entre el cilindro B, el cual se dirige de B1 hacia B0.
Al activarse B0 permite que entre el cilindro A, el cual se dirige de A1 hacia A0.
Al activarse A0 permite que se desactive el relé X, el cual se dirige de X1 hacia X0.
Una vez hecho el mapa se deben de realizar las ecuaciones las cuales, se realizan para cada paso de la secuencia, o sea una ecuación para A+, otra para B+ y asi sucesivamente. Las ecuaciones serian:
Circuito Electrohidráulico
Teniendo ya los 3 elementos (Secuencia, mapa y ecuaciones), podemos realizar nuestro circuito electrohidráulico. Del lado izquierdo (Circuito sin Simplificación) se observa un circuito que se realizo sin la utilización del mapa de Karnaugh o sea empíricamente. Del lado derecho (Circuito Simplificado) tenemos al circuito que se obtiene como resultado de haber utilizado mapa de Karnaugh
DIAGRAMAS DE MOVIMIENTOS
Diagrama Espacio – Fase
En este tipo de diagrama se representa la secuencia de acción de las unidades detrabajo y el encadenamiento de las señales de mando; se utilizan para ello dos ejesde coordenadas.
En el eje vertical, se representa el estado de los actuadores del sistema utilizandovalores binarios (0 - 1). Se adoptará valor "0" para indicar la posición de reposo delactuador, y el valor "1" para identificar el estado actuado del elemento actuador.
En el eje horizontal, se indican las fases o pasos en que se subdivide el ciclo de trabajo.
Estos pasos o fases están caracterizados por la modificación o cambio de estadode un elemento del mando. Estos cambios se indicarán con líneas verticales auxiliaressobre el diagrama, que denominaremos líneas de fase.
Representación de los órganos de trabajo
Los actuadores se representan por líneas.
Las líneas horizontales representan estados de reposo del actuador (ver fases 0-1 y 2-3).
Las líneas inclinadas significan movimientos del actuador (ver fases 1-2 y 3-4).
Las líneas de distinta inclinación evidencian distintas velocidades de movimiento, porejemplo: aproximación rápida, trabajo lento y retorno rápido (ver fase 0-1 aproximaciónrápida, fase 1-2 trabajo lento, fase 2-3 retorno rápido).
Diagrama Espacio – Tiempo
El diagrama Espacio-Tiempo constituye una variante del diagrama Espacio-Fase, en dondeen el eje horizontal se indican los tiempos en reemplazo de las fases o pasos utilizados enaquél. Cuando el tiempo de ejecución constituye una variable de consideración en el equipo,la escala de tiempo se superpone a la de fases.
Valen para este diagrama las mismas reglas y símbolos gráficos ya mencionados. Suaplicación resulta adecuada en aquellos mandos programados en función del tiempo,mientras que el diagrama Espacio-Fase lo es para los mandos por programa de recorridosy de evolución secuencial.
ESQUEMAS DE CIRCUITOS ELECTROHIDRÁULICOS SECUENCIALES
En ciclo único:
Secuencia A-B-A+B+
En ciclo continuo:
Secuencia A+B+A-B-
2MANDOS DE SISTEMAS NEUMÁTICOS
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