Valvulas logicas

1. VÁLVULAS LÓGICAS OBJETIVOS Cuando finalices el estudio de esta unidad, serás capaz de:   

Reconocer las funciones lógicas O, Y y NO. Describir las funciones de las válvulas lógicas. Explicar circuitos neumáticos en los que intervengan válvulas lógicas.

ESQUEMA DE ESTUDIO

1.1.

OPERACIONES LÓGICAS

Cualquier sistema de mando debe estructurarse de forma que la información recogida en la entrada recorra consecutivamente la cadena de mando y relacione entre sí cada elemento de la cadena. Se dice que el recorrido de la información es lógico cuando una acción provoca una reacción. Dependiendo de su conexión y situación en la instalación, los elementos de mando realizarán distintas funciones: recogida, tratamiento o transmisión de la información. Las instalaciones neumáticas están formadas a partir de varias cadenas de mando, unidas entre sí lógicamente. Una determinada información (un pulso de presión, por ejemplo) sólo llega al final de la cadena si todos los elementos tratan la información de forma lógica. Si una parte del mando tiene un fallo, se interrumpe el paso de información. De acuerdo con su función, las válvulas neumáticas son aptas para la construcción de circuitos lógicos, ya que facilitan dos señales de salida en función de la señal de entrada, tales como "con presión"-"sin presión", presión", "paro"-"marcha", etc. etc. Estas dos señales de salida son digitales y nunca pueden presentarse al mismo tiempo.

A diferencia de las anteriores, las señales analógicas* pueden tomar cualquier valor intermedio dentro de un margen determinado. Un ejemplo de señal analógica sería la variación de presión en el interior de un órgano, para su regulación. EJEMPLO Recordemos que una señal digital es aquella que sólo puede adoptar dos estados (0 y 1), mientras que una señal analógica puede alcanzar todos los valores posibles dentro de un intervalo. Así, podemos decir que una válvula neumática nos da un 0 si está cerrada (ausencia de presión) y un 1 si está abierta (presión). En el caso de que midamos la presión con un manómetro, tendremos una lectura de 0 bar con ausencia de presión y 6 bar con presencia de presión. La información que nos ofrece el manómetro es analógica. 1.1.1.

FUNCIONES LÓGICAS BÁSICAS

A mediados del siglo pasado, el filósofo y matemático Boole desarrolló una teoría matemática que rompía con todo lo estudiado hasta el momento. La teoría de Boole considera todos los elementos como biestables, es decir, que adoptan sólo dos estados, y éstos son opuestos entre sí. Las teorías de Boole se reúnen en el álgebra lógica, que es un sistema matemático utilizado en el diseño de circuitos lógicos. Tomando como base el álgebra de Boole pueden calcularse las funciones lógicas. Estas funciones se realizarán luego en la técnica de componentes (equipo neumático de mando en nuestro caso). Las funciones básicas de ese álgebra son las funciones Y, O, NO. A. FUNCIÓN O (OR) La función O realiza la operación "suma lógica". La señal de salida está presente cuando en la entrada está presente, al menos, una señal. El símbolo que se emplea para representar la ecuación de la suma lógica consiste en una cruz rodeada por un círculo ( ). 

La tabla de verdad* de esta función se corresponde con la tabla 1. Gráficamente, esta función se representa según la figura 1,

B. FUNCIÓN Y (AND) Esta función realiza la operación de "multiplicación lógica". La respuesta de un elemento que trabaje según una función Y será 1, siempre que todas las entradas estén activadas, y 0 en todos los demás casos. 

El símbolo de la función Y en una ecuación es un punto (•).

La tabla de verdad de una función Y para dos elementos es la mostrada en la tabla 2. Gráficamente, esta función se representa como sigue;

C. FUNCIÓN NO En la función NO (inversión), la señal de salida está presente, cuando ninguna de las señales de entrada está activada. 

Esta función se representa gráficamente mediante un pequeño círculo, y su ecuación matemática de salida será: y = x.

Las funciones Y, NO y O pueden realizarse neumáticamente, aunque, como veremos en el siguiente apartado, las funciones O e Y tienen sus correspondientes válvulas neumáticas. EJEMPLO La función Y, en neumática, se corresponde con una serie de válvulas 3/2 NC conectadas en línea, de forma que en la salida sólo estará presente un impulso de presión cuando todas las entradas estén activadas.

ACTIVIDAD 1 ¿Podrías representar una función NO a partir de una válvula 3/2?

1.2.

VÁLVULAS LÓGICAS

Estas válvulas realizan las funciones O e Y explicadas en el apartado anterior. A. VÁLVULA SELECTORA DE CIRCUITO También llamada función O (OR en ingles). 

Esta válvula dispone de dos entradas (X e Y) y una sola salida (A). La válvula dejará pasar el aire cuando llegue señal por una de las dos entradas. Realiza la operación suma lógica.

La figura 5 muestra el mando de un cilindro de simple efecto mediante dos válvulas. Este montaje tiene un problema, ya que el aire que se envía por una válvula sale por el escape de la otra.

¿Cómo solucionaremos este problema? Para impedir que, al intentar gobernar un cilindro desde dos puntos, el aire escape a través de la válvula que permanece en reposo, se coloca una válvula "O". Ésta tiene la misión de permitir que desde una o desde la otra, podamos accionar el sistema sin provocar fugas no deseadas.

En el caso de que exista señal en las dos entradas de aire, la válvula dejará pasar aquella que llegue en primer lugar. Esta válvula es necesaria siempre que se quiera efectuar una acción desde dos puntos distintos. ACTIVIDAD 2 Realiza el circuito que permita controlar un cilindro de simple efecto desde tres puntos distintos.

EJEMPLO Se diseña el mando de un circuito que debe controlar un depósito de limpieza de forma manual o automática (mediante finales de carrera). La válvula 4/2 de accionamiento por palanca con enervamiento selecciona el modo de funcionamiento automático o manual, alimentando los finales de carrera (por A) o los pulsadores (por B). La orden de avance podrá provenir del pulsador de avance (PA) "o" del final de carrera (a 0), según se seleccione el modo manual o el automático. La orden de retroceso requiere también una válvula O a la que llegan las señales a1 o PR.

B. VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD También llamada función Y (AND en inglés). 

Imaginemos que deseamos que un cilindro sólo salga si pulsamos dos válvulas a la vez, maniobra que no siempre es posible. Una opción es conectar las dos válvulas en serie. Otra posibilidad es utilizar una válvula de simultaneidad. Ésta dispone de dos entradas (X e Y) y una salida (A). En el interior se desplaza un cursor con dos discos de obturación. La salida A sólo tendrá señal en el caso de que las dos entradas estén activadas, ya que así el cursor alcanza el equilibrio y se coloca en posición central. Esta válvula realiza la función de multiplicación lógica. Si el aire sólo llega desde una válvula, el disco correspondiente cierra el paso. Al accionar la otra válvula, el cursor de la válvula Y se centra y deja pasar el aire.

En el caso de que sea necesario dar prioridad a una señal en concreto, independientemente del orden de llegada, construiremos la función Y con una válvula 3/2 (fig. 8). En este caso pasará antes la señal X. Esta válvula se utiliza cuando una acción necesita que estén presentes dos señales, bien sea por seguridad o control. (Por ejemplo, la operación de cortado de una guillotina de accionamiento neumático sólo debe realizarse si se accionan dos pulsadores; de esta manera se obliga al operario a tener las dos manos ocupadas y se reduce el riesgo de accidente.)

EJEMPLO Se diseña un circuito en el que, por cuestiones de seguridad, es preciso actuar simultáneamente sobre dos pulsadores para que el cilindro de simple efecto se ponga en marcha. Además, la salida del vástago ha de producirse a una velocidad reducida, y la entrada, a velocidad rápida.

El avance del cilindro se producirá únicamente mediante la acción simultánea sobre los dos pulsadores. La velocidad de avance está controlada por el regulador de caudal, y la velocidad de retroceso es elevada, ya que el escape rápido favorece la evacuación del aire. El regulador de caudal podría prescindir del antirretorno, ya que el aire siempre saldrá a través del escape rápido, que es el camino más fácil.

1.3.

FUNCIONES LÓGICAS COMBINADAS A. FUNCIÓN NO-Y (NAND) La función NO (inversión) puede combinarse con las funciones O o Y para obtener una nueva función. Esta función se caracteriza porque la salida es 1 cuando al menos una de las entradas no existe. En el mando neumático, esta función se consigue conectando en derivación dos válvulas 3/2 normalmente abiertas con una selectora de circuito. Las señales de entrada se corresponderán con los pilotajes x, y x2, mientras que la salida Y coincide con la salida de la selectora de circuito (fig. 9). La función NAND puede tener todas las entradas que sean necesarias; para ello, se dispondrá de tantas válvulas 3/2 como entradas se precisen, unidas de dos en dos mediante selectores de circuito. B. FUNCIÓN NO-O (NOR) La función ÑOR (NO-O) se obtiene conectando en serie dos válvulas de cierre 3/2 NA. Esta función, al igual que la anterior, puede ampliarse a todos los elementos que sean necesarios. Esta función se caracteriza porque la salida está presente cuando ninguna de las señales de entrada está activada.

ACTIVIDAD 3

RESUMEN DE LA UNIDAD Funciones lógicas básicas El álgebra de Boole considera todos los elementos como biestables: básicas adoptan sólo dos estados y son opuestos entre sí. Función O Realiza la operación suma lógica. La señal de salida está presente cuando en la entrada está presente, al menos, una señal. Función Y Esta función realiza la operación de "multiplicación lógica". La respuesta de un elemento que trabaje según una función Y será 1 siempre que todas las entradas estén activadas y 0 en todos los demás casos. Función NO En la función NO (inversión) la señal de salida está presente cuando ninguna de las señales de entrada está activada. Válvulas lógicas

Estas válvulas realizan las funciones O e Y.

Válvula selectora de circuito También llamada función O (OR en inglés). Esta válvula dispone de dos entradas (X e Y) y una sola salida (A). La válvula dejará pasar el aire cuando llegue señal por una de las dos entradas. Realiza la operación suma lógica. Se utiliza cuando se necesita realizar el mando de un elemento de trabajo desde varios puntos. Válvula de simultaneidad También llamada función Y (AND en inglés). Dispone de dos entradas (X e Y) y una salida (A). La salida A sólo tendrá señal en el caso de que las dos entradas estén activadas. Esta válvula realiza la función de multiplicación. Se utiliza cuando sea necesario accionar un elemento de trabajo desde dos puntos a la vez. Funciones combinadas La función NO (inversión) puede combinarse con las funciones O o Y para obtener una nueva función. Función NAND Esta función se caracteriza porque la salida será 1 cuando al menos una de las entradas no existe. En el mando neumático, esta función se consigue conectando en derivación dos válvulas 3/2 normalmente abiertas con una selectora de circuito. Función NOR Se obtiene conectando en serie dos válvulas de cierre 3/2. Esta función, al igual que la anterior, puede ampliarse a todos los elementos que sean necesarios. Se caracteriza porque la salida está presente cuando ninguna de las señales de entrada está activada.

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