03a - electroneumatica (parte i)

8/19/2019 03A - Electroneumatica (Parte I)

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Electroneumático

U.F.I.De.T - Salta

Docentes: Ing. Gabriel S Arévalo Ramia

Contactos de maniobra y tipos de accionamiento

Elementos de entrada de señales eléctricas: Tienen lafinalidad de permitir la entrada de señales eléctricasprovenientes de diversas partes de un mando con diversostipos y tiempos de funcionamiento. Si un equipo es controlado

mediante contactos eléctricos, entonces se trata de un mandopor contactos, en caso contrario, se trata de mandos sincontacto o mandos electrónicos.

Elementos por contacto: Se clasifican en:

- Contactos normalmente abiertos


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Accionamiento

Accionamiento

Accionamiento

Contacto (NA)Normal Abierto

Contacto (NC)Normal Cerrado

Contacto (Inv)Conmutador

3

4

1

2

4

1

2

Símbolo

Símbolo

Símbolo

Tipos de contactos

Contacto Normal Abierto (NA–

NO)ó contacto de trabajo

Tipos de contactos


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Tipos de contactos

Contacto Normal Cerrado (NC)ó contacto de reposo


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Tipos de contactos

Contacto conmutadoró contacto inversor


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Contactos unidos mecánicamente

4 Contactos NA

4 Contactos NC


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Elementos sin retención: Es un pulsador que ocupa una

posición de conmutación determinada, mientras es presionadoemitiendo una señal. El interruptor vuelve a su posición normalpor acción de un muelle cuando cesa la fuerza sobre elpulsador.

Elementos sin retención:


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Interruptor conmutador o inversor

Interruptor con retención: Mantienen la posición por efectomecánico cuando son accionados. Solo volviéndolos a accionar sedesbloquean y vuelven a su estado inicial


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Interruptor con retención:


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Interruptor con retención:

Detectores de posición mecánicos


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La identificación y montaje de interruptores o conmutadoresde botón pulsador se rige por la norma DIN 43605. Estanorma no prevé una identificación mediante colores.

Activación: – raya (verde) Desactivación: o - circulo (rojo)

Si los botones están uno allado de otro, la desactivaciónsiempre tiene que estar a laizquierda.


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Símbolos de interruptores con distintos accionamientos:

Elementos de procesamiento de señales eléctricas

Relé electromecánico: Es usado fundamentalmente para elprocesamiento de señales. Su funcionamiento básicamente esel siguiente:

-Al aplicar tensión a la bobina del relé a través de los contactos A1 y A2 fluye corriente eléctrica a través del devanado. Seforma un campo magnético que atrae al inducido contra elnúcleo de la bobina.


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En la práctica, la construcción de un relé puede ser muydiferente, pero su funcionamiento es básicamente igual

Símbolo

Bobina

ContactoInversor 1

ContactoInversor 2


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Los reles son denominados con la letras Kx ej K1 K2 K3 …

Las conexiones eléctricas en la bobinas se llaman A1 y A2.

Por ejemplo en la Fig. un relé tiene 4 contactos NA y otro 4contactos NC y su denominación es la siguiente:

- La primera cifra se refiere a la numeración de los contactos.- La segunda cifra nos indica que se trata de contactos NA

(3/4), NC (1/2) o inversor (2/4 - 1).

Ej 1 de esquema usando los elementos vistos


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Ej 2 de esquema usando los elementos vistos

Ventajas de un rele:

- Fácil adaptación a diversas tensiones de trabajo

- Insensibilidad térmica frente al medio ambiente

- Posibilidad de activar varios circuitos independientes entre si

- Presenta una separación galvanica entre el circuito de mandoy el circuito principal

Desventajas:

- Desgaste de los contactor por arco voltaico u oxidación


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Estructura Selectora (Función OR = P1+P2)

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

En el lado de control En el lado de potencia

Estructura de Simultaneidad (Función AND = P1xP2)

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

P2 P1 H1

0 0 0

0 1 0

En el lado de control En el lado de potencia


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Ejercicios:

- Realizar la funciones NOR, NAND, XOR con tres pulsadores,realizarla en el lado de control y en el lado de potencia.

- Realizar en lógica cableada las siguientes funciones :

p4 p3 P2 p1 Q2

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 0 1 1 0

1 1 0 0 0

1 1 0 1 0

1 1 1 0 0

1 1 1 1 1

p3 P2 p1 Q10 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

Enclavamiento mecánico

Como un caso particular de la función XOR, esta estructuraimpide que se activen simultáneamente dos relés y con estopor ejemplo dos actuadores. Cuando los dos pulsadoresestán accionados ninguno de los relés se puede energizar.


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Enclavamiento eléctrico

Esta estructura también impide que se activensimultáneamente dos relés. En este caso cuando los dospulsadores están accionados, el primero que serró sucontacto mantiene energizado el relé.

Relé auto mantenido (desactivación prioritaria)

- Situación inicial relé en reposo (K1 desactivado)- Al accionar el pulsador M (marcha o activación) el relé se energiza.- Al soltar M, el relé queda energizado a través de su contacto NA.- Al accionar el pulsador P (parada o desactivación) el relé se desenergiza.- Al soltar P, el relé sigue sin desactivado.

- Si se accionan simultáneamente M y P, la orden de desactivación tiene prioridad.


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Relé auto mantenido (activación prioritaria)

- Situación inicial relé en reposo (K1 desactivado)- Al accionar el pulsador M (marcha o activación) el relé se energiza.- Al soltar M, el relé queda energizado a través de su contacto NA.- Al accionar el pulsador P (parada o desactivación) el relé se desenergiza.- Al soltar P, el relé sigue sin desactivado.

- Si se accionan simultáneamente M y P, la orden de activación tiene prioridad.

H1=M+K 1x/P

Reles Temporizados

- Relé temporizado: Este tipo de relé tiene la tarea deconectar o desconectar sus contactos siguiendo algún tipo depatrón en función del tiempo. Entre los mas comunespodemos encontrar:

- Rele temporizado con retardo de conexión

- Rele temporizado con retardo a la desconexión


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Retardo a la conexión (ton): Simbología y funcionamiento

t de accionamiento

ton

1

0

1

0

Entrada

Salida

t

t

Retardo a la desconexión (toff ): Simbología y funcionamiento

t de accionamiento

1

0

Entrada


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Estructura del esquema eléctrico que seguiremos

Entrada deseñales

Procesamiento

Actuadores

Sector decontrol

Sector depotencia

Contactores: Podemos definir un contactor como un aparatomecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado porcualquier forma de energía, menos manual, capaz deestablecer, soportar e interrumpir corrientes en condicionesnormales del circuito, incluso las de sobrecarga.

Contactor Electromagnético: consta de un núcleo

magnético y de una bobina capaz de generar un campomagnético suficientemente grande como para vencer la fuerzade los muelles que mantienen separada del núcleo una pieza,también magnética, solidaria al dispositivo encargado deaccionar los contactos eléctricos.


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Los contactores son aparatos robustos que pueden ser

sometidos a exigentes cadencias de maniobras con distintostipos de cargas. La norma IEC947-4 define distintos tipos decategorías de empleo que fijan los valores de la corriente aestablecer o cortar mediante contactores.

Las categorías para circuitos de potencia con cargas en CA son

AC-1: Para cargas resistivas o débilmente inductivas cos = 0,95.

AC-2: Para cargar inductivas (cos = 0.65), Arranque einversión de marcha de motores de anillos rozantes. AC-3: Para cargas fuertemente inductivas (cos = 0.35 a0.65), Arranque y desconexión de motores de jaula.

AC-4: Para motores de jaula: Arranque, marcha a impulsos yfrenado por inversión.

Por ejemplo, un contactor de 25 A, en AC-1 puede controlar

una potencia de 16 kW. a 380 V., mientras que en AC-3solamente puede controlar 4 kW. a 380 V


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Algunos parámetro del contactor:

Corriente de empleo: Es la corriente que un contactor puedeoperar y esta definida para la tensión nominal, la categoría deempleo (ACx..) y la temperatura ambiente.

Corriente térmica: Es la corriente que el contactor puedesoportar en condición cerrado por un mínimo de 8 hs, sin que sutemperatura exceda los limites dados por las normas.

Vida eléctrica: expresada en ciclos de maniobra para unacorriente dada (millones de ciclos / corriente cortada), permiteprever su mantenimiento. En los catálogos se incluyen curvas devida del contactor en función de su categoría.

Tensión de la bobina

Contactos auxiliares

Curva característica de Vida eléctrica del contactor


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Sistemas de conversión electromagnéticos:

Para usar mandos con aire a presión y corriente eléctrica esnecesario recurrir a sistemas de conversión. El uso deconvertidores permite aprovechar las ventajas que ofrecenambos medios.

Los convertidores que analizamos aquí son electroválvulas, lasmismas se encargan de convertir las señales eléctricas enseñales neumáticas. Estas electroválvulas están compuestasde una válvula neumática y de una unidad de conmutacióneléctrica (cabezal electromagnético)

Electroválvula de 2/2 de vías accionamiento directo:

- Posición cerrada en reposo, retroceso por muelle

- Bobina magnética sin corriente: - Conexión 1 cerrada- Conexión 2 cerrada

- Bobina magnética energizada: - El inducido se levanta

- Paso de aire de 1 a 2


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Electroválvula de 2/2 de vías monoestable

sin servopilotaje

Electroválvulas con servopilotaje

Las válvulas con servopilotaje se emplean para poder disminuir lasfuerzas de accionamiento.

Las mismas constan de dos válvulas:

- La válvula auxiliar o de servopilotaje accionada eléctricamente.- La válvula principal accionada neumáticamente.

Si comparámos las electroválvulas de accionamiento directo con laselectroválvulas servopilotadas vemos que estas ultimas:


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Para ver como funciona el servopilotaje tomamos como

ejemplo una Electroválvula de 3/2 de vías con servopilotaje:

Símbolo deservopilotaje

Válvula auxiliar para elservopilotaje

Válvula principal

Electroválvula 3/2 de vías monoestable con servopilotaje


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Circuito

equivalente

Circuitoequivalente


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Electroválvula de 3/2 de vías monoestable con servopilotaje

P

2

Electroválvula de 3/2 de vías biestable con servopilotaje

2


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En el caso de no tener una electroválvula 3/2 monoestablevamos a realizar el siguiente reemplazo

Electroválvula de 5/2 vías con servopilotaje


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Electroválvula de 5/2 vías con servopilotaje

En el caso de no tener una electroválvula 5/2 monoestablevamos a realizar el siguiente reemplazo


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Electroválvula biestable de 5/2 vías con servopilotaje

Electroválvula biestable de 5/2 vías con servopilotaje


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Cadena de mando

La estructura de la cadena de mando asiste en los siguientesprocesos:

- La asignación de componentes de funciones similares paraformar un grupo de elementos.- Para evitar las líneas que puedan cruzarse en esquemas deconexiones neumáticas y eléctricas.- Para la elaboración de esquemas de conexiones uniformes yclaramente estructurados.El p incipio de la cadena de mando sólo debe entende se como


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Sector decontrol

Sector depotencia

Esquema Neumático Esquema Eléctrico

CircuitosElectroneumáticos


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Mando de un cilindro de simple efecto

Mando de un cilindro de doble efecto monoestablePosibilidad 1


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Mando de un cilindro de doble efecto monoestable

Posibilidad 2

Mando de un cilindro de doble efecto biestablePosibilidad 1


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Mando de un cilindro de doble efecto biestable

Posibilidad 2

1

2


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Circuito 3: Función O (OR)

Circuito 4: circuito oscilador


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Ejercicio1: Unión de dos piezas con pegamento

El vástago del cilindro de la prensa avanza al oprimir un pulsador.

Una vez alcanzada la posición de mecanizado, deberá mantenerse

la fuerza de prensado durante 6 segundos. Al termino de este

tiempo, el vástago deberá retroceder automáticamente a su

posición normal. La velocidad del movimiento de retroceso

deberá ser alta, aunque regulable. El vástago solo deberá poder

avanzar nuevamente si se encuentra en su posición normal.

Solución


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Modificar el circuito del problema anterior para que una vez

que el cilindro se retrajo el inicio de un nuevo ciclo de trabajoquede bloqueado durante unos 6 segundos (tiempo

necesario para retirar la pieza mecanizada e introducir una

nueva pieza)

Solución 1


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Solución 2

Solución 3, con válvula de maniobra monoestable


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Para este ejemplo utilizamos sensores ReedSwitch:

Este sensor esta compuesto de 2 lengüetas de contactoelásticas y ferromagnéticas (de aleación Fe-Ni) que seencuentran en un tubo de vidrio hermético lleno de un gasinerte. Si se acerca un campo magnético al tubo, laslengüetas se tocan, con lo que se cierra un circuito eléctrico.(Reed significa lengüeta en ingles)

Ejemplo de instalación y uso de un reedswitch como detectorde final de carrera en un cilindro de doble efecto con emboloimantado

Sensor ReedSwitch

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bd/Reed_switch_%28aka%29.jpg


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Solución 1–

Circuito Neumático

A B


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Solución 1 – Circuito de control

A B


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Solución 2:

A B

Esquema neumático (los circuitos mostrados son equivalentes)


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Esquema eléctrico:

A B


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Solución 3:

En caso de tenersolo sensores

reedswitch NA estapuede ser unaposible solución

A B

Ejercicio3: Modificar el circuito anterior para que presionando el

pulsador de arranque el sistema realice 5 ciclos y se pare. En el caso

de que falten las cajas el sistema tiene que detenerse y prender una

luz.


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Para este ejercicio utilizar un contador eléctrico

A1-A2: relé de conteo, cada vez que se energiza realiza unacuenta C=C+1 (c valor de conteo)

R1-R2: relé de reset, pone C=0

Cuando C=CN (valor predefinido) el inversor C1 conmuta deposición y queda en la misma hasta poner C=0 por medio delreset

InversorRele A1-2

Rele R 1-2

CN

Ejercicio básico con contador


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A B

Ejercicio: Armar un sistema para abrir y cerrar una puertacon un cilindro sin vástago. Un sensor PIR detecta lapresencia de una persona acercándose y abre la puerta.Después de 5 seg. de no detectar a nadie la cierra. Si en elrecorrido del cierre se interpone un objeto o una personano detectada, el sistema tiene que abrirla inmediatamentee intentar cerrarla nuevamente. Al 5to intento debe parar

el sistema y encender una alarma.

Para este ejercicio utilizar el interruptor por presióndiferencial


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Ejercicio básico con interruptor por presión diferencial


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Como modificaría el circuito para que en caso de emergencia

presionando un pulsador quede despresurizado el cilindro.

Solución 1


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Solución 2


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