Electroneumatica Nivel Basico TP-201 FESTO

Sistema para enseiianza de la tecnica de automatizacionIntroduccion a la electroneumatica Manual de estudio D.LB-TP201-EFEP-E 090877 ISBN 3-8127-0877-9 FESTD [Q)IJ~ NQ de pedido: Denominaci6n: Referencia: Edici6n: Computer-Layout: Autores: 090877 EINF.I.EL-PNEUM D.LB-TP201-EFEP-E 04/90 07.06.90, pap H. Meixner, E. Sauer © Copyright by Festo Didactic KG, D-73oo Esslingen 1, 1990. Reservados todos los derechos, incluso los de traducci6n. No debe reproducirse ninguna parte de la obra con ningun metodo (impresi6n, fotocopia. microfilm u otro sistema) tampoco debe ser procesada 0 divulgada utilizando sistemas electr6nicos sin la autorizaci6n de Festo Didactic KG. ISBN 3-8127-0877-9 Prologo Los mandos electroneumaticos para eI procesamiento de sefiales estan constituidos principalmente par unidades de conmutaci6n por contactos. La entrada de sefiales se realiza mediante diversas tipas de sensores (con y sin contacto directo). Las salidas de sefiales lIevan convertidores de sefiales (electrovalvulas) con actuadores neumaticos. EI presente manual guiara sistematicamente al lector 0 estudiante en la materia de la electroneumatica abordando los siguientes temas: Bases de la electrotecnica Construcci6n de unidades de mando electricas (sensores. reles) Construcci6n de convertidores e/ectroneumaticos (e/ectrovalvulas) Construcci6n de actuadores neumaticos (cilindros) y Aplicaciones de unidades de mando. Las explicaciones ofrecidas sabre mandos basicos y sabre mandos con varios actuadores (desde su disefio hasta su puesta en marcha) tienen la finalidad de familiarizar al lector 0 estudiante con tales mandos. de modo que puedan trabajar con ellos aunque en sus labores cotidianas no se dediquen con frecuencia al trabajo con mandos e/ectricos y electroneumaticos. EI primer capitulo contiene informaciones sencillas en tome a la tecnica general de mandos (circuitos de mando, sefiales, formas de energfa). Otros capitulos indican la forma de representar secuencias de movimientos, e incluyen diagramas de movimientos, diagramas de mandos, etc.. Asimismo se ofrecen diversas soluciones para problemas de mandos (desarrollo de mandos). La materia es tratada en concordancia con criterios didacticos. Las tareas y los ejercicios pueden ser solucionados par e/ estudiante con eI fin de afianzar eI exito de sus estudios. En el manual se incluyen las normas tecnicas y de seguridad vigentes, cuyo acatamiento se recomienda. Los autores I"dice Capitulo 1 1 Tecnica de rnando: Generalidades .............................. 9 1.1 Introducci6n ............................................... 10 1.2 Controlar; rnandos (Definici6n segun DIN 19 226) ................ 11 1.2.1 Cmerios de diferenciaci6n de los rnandos ....................... 13 1.2.2 Diferenciaci6n segun la forma de representar la informacion ....... 13 1.3 Diferenciaci6n segun eI procesamiento de las seiiales ............ 14 1.4 Desglose de un rnando en cicio abierto ........................ 18 1.5 Seiiales ................................................... 21 1.5.1 Seiial anal6gica ............................................ 21 1.5.2 Seiial discreta .............................................. 22 1.5.3 Seiial digital ............................................... 22 1.5.4 Seiial binaria ............................................... 23 1.6 Formas de energia para las secciones de rnando y las secciones operacionales (Com posicion y delimitacion) ......... 24 Capitulo 2 Formas de representar secuencias de movimientos y estados de conmutaci6n ............................................... 29 2.1 Registro en orden cronol6gico ................................ 31 2.2 Tabla ..................................................... 31 2.3 Descripci6n resumida de los movimientos ...................... 31 2.4 Representaci6n grafica ...................................... 32 2.4.1 Diagrarnas de movimientos ................................... 32 2.4.2 Diagrama del mando ........................................ 35 2.4.3 Plano de funciones ......................................... 37 2.4.4 Reglas y sfmbolos para diagrarnas de funciones ................. 38 Diagrama funcional para eI ejemplo de la maquina dobladora ...... 41 2.5 2.6 Sfmbolos y normas de representaci6n .......................... 42 2.7 Movimientos ............................................... 42 2.8 Sfmbolos para elementos, Irneas y enlaces ...................... 43 2.9 CoIores caracterfsticos para interruptores, conmutadores y testigos . 45 2.10 Sfmbolos de funciones ...................................... 45 2 Capitulo 3 Bases de la electricidad/electr6nica ............................ 47 3.1 Tensi6n electrica ........................................... 51 3.1.1 Generaci6n de tension electrica por induccion ................... 53 3.1.2 Generaci6n de tension electrica por electrolisis .................. 54 3.1.3 Generaci6n de tensi6n electrica par calor ....................... 55 3.1.4 Generaci6n de tensi6n electrica par luz ......................... 56 3.1.5 Generacion de tensi6n electrica por deformaci6n de cristales ...... 57 3.2 Corriente electrica .......................................... 58 3.2.1 Tipos de corriente electrica ................................... 60 3.2.2 Efectos de la corriente electrica ............................... 61 3 ................. 111 Sistemas de conversi6n electromagneticos ... 101 Bobinas de corriente alterna .................4 4.. 118 ElectrovaJvula de 4/2 vias (impulso electrico bilateral) ........... ........5 4..... 68 EI condensador ...............4.. ..2 4...3 4........... 108 Contactores electromagneticos .....................•.1.....7 4..1.. 62 Resistencia electrica ..1... 121 Convertidor de senales neumatico-electrico PE ......4.............3 3...1 4........ accionamiento manual) ...............9 3.. 124 Convertidor de seflales neumatico-electrico PE para sistemas de baja presi6n ...5 4..........9................4.....4.............4 4..1 3.....1 4............................................................. 74 Capitulo 4 4 4..........3..... accionamiento manual) ... n Elementos sin retenci6n ..... 116 Electrov8Jvula de 4/2 vias (servopilotaje. 107 Reles can magnetismo residual (reles de adherencia) .. 113 Electrovalvula de 3/2 vias de accionamiento manual ...5 4......2 4.7 4..... 83 Detectores de proximidad inductivos .. ..2 Peligros de la corriente electrica ........................•.......9 4............85 Detectores de proximidad capacitivos .........7 3....63 Resistencia de cuerpos conductores .. 117 ElectrovaJvula de 5/2 vias (servopilotaje..4......1 3.... 126 ... 120 ElectrovaJvula de 5/4 vras ..7 Elementos electricos y electro-neumaticos .............. 119 Electrovalvula de 5/2 vias (impulso electrico bilateral) ..80 Interruptores mecanicos de final de carrera •..64 Resistencia del aislamiento ........ 125 Convertidor de seflales neumatico-electrico (presostato) .............•.•........1 4.................•.......5 4.............97 Bobinas de corriente continua .................. ........................8 3...........4......•.................... 97 Reles ..........................•.63 Resistencia de las unidades consumidoras .1......................4 4...2.5 3........3 3.................................6 3......................65 Potencia electrica .....•...............4...... 114 Electrovalvula de 3/2 vias abierta en posici6n normal ......6 4....82 Detectores de proximidad segun el principia Reed .....................3 4.2 3..•............2.7 4........... 106 Reles de impulsos de comente ...1................8 4.. 88 Conexi6n de los sensores .....64 La ley de Ohm .4 3....................2..........70 EI cOndensador en corriente continua .................................2.............3 4....68 Magnetismo ......... 78 Interruptores con retenci6n ....................... 104 Reles poIarizados ................................................3 4..2............94 Elementos de procesamiento de senales electricas ..................2.................6 4...4...•..................4.•.6 4...................•.....1 4.......4....................1......8 4............ 113 ElectrovaJvula de 2/2 vias de accionamiento manual .................1.2 4..............................6 4......90 Detectores de proximidad 6pticos .........4 4......4........ accionamiento manual) .....4...67 Algunos cillculos a modo de ejemplo .1...2.....9.........2 4...•. 75 Elementos de entradas de seriales electricas ....... 115 Electrovalvula de 3/2 vias cerrada en posici6n normal (servop!lotaje.. 73 EI condensador en corriente a1tema .............. 107 Reles temporizadores ................. unidades de mando e indicadores ....3. 156 7..5 Circuitos electricos secundarios y dispositivos de bloqueo ......................... 158 7.....2 Bases ffsicas ........ 132 5...............7 Elementos complementarios .3 Separaci6n de proteccion .......... 152 Capitulo 7 7 Elementos neumaticos 7............. 144 6... 150 6... 182 .........2..........................1 Elementos neumaticos de funcionamiento lineal (cilindros) ..................3....... 133 5. 162 7..... 130 5........ 127 5................2 Filtro de aire comprimido con valvula reguladora de presion .1...............1............2............................... Protecci6n de sistemas meca..........................2 Ejemplos de ca...........4 SfmboJos neumaticos segun DIN/ISO 1219 Y sfmboJos especiales no normalizados . 148 6.............. 165 7. 148 6.................3 Acondicionamiento del aire .........1.1.............1 VDE 0100 Medidas de protecci6n para evitar contactos con alta tension ..1............. 134 5......................... 140 Capitulo 6 Bases de la neumatica ....lculos ............ 131 5...........3 Unidad combinada de mantenimiento ...................nicos y eh~ctricos ......................... 129 5.............2.......................1............. 134 5....... 129 5............1 Propiedades del aire comprimido ........ 132 5....................6 Sistema de conductores de protecci6n ...............4 Unidades de control.......................2..............................5 Control y regulaci6n de energfa ..................... 143 6 6.1... 159 7.....5 Puesta a tierra ..................... 140 5...4 Conexi6n a neutro .1......2.. 135 5.....2...........2 Bajo voltaje de proteccion ..............8 Circuito de protecci6n por desconexi6n de corriente de defecto· ........ 131 5.........1 ...........................1..1 Impurezas ....... 173 7..2............... 170 7...............................7 Circuito de protecci6n p~r desconexi6n de tensi6n de defecto ................................2 Valvulas de vfas ..1...2.........2 VDE0113 Y DIN 57113 .......3 Accionamiento de las valvulas ..........................1 Generalidades ....... Galculo de los parametros de los cilindros ........3 Paro de emergencia e interruptor principal ........ 139 5. 130 5.................1 Aislamiento protector ........... 180 7......6 Transmisi6n de energfa .........8 Interruptores de contacto/SfmboJos especiales/Elementos de conmutaci6n (sin norma) .........6 DIN 40 050................................. 162 7...........................7 Especificaci6n del tipo de protecci6n ....................... 168 7....... 145 6..3..Capitulo 5 5 Normas de seguridad .........2 Valvulas ....................... 162 7. ..... 197 Maquinas DIN 40 715 .........................1 Confecci6n de un esquema de distribuci6n segun una sistematica ... ........ .. ........... .........9...... 202 Esquema de circuitos electricos ..........9....... 202 Esquema de conexiones efectivas .............. ................. 207 9 9...... 204 Esquema de conexionado ......... 183 Sfmbolos de interuptores segun DIN 40 713 (abril 1972) .......... 210 9. .............3 8....... 197 Letras de identificaci6n del tipo de elemento operacional DIN 40 719 Parte 2 Ounio de 1978) .. ... indicadores yalarmas segun DIN 40 708 ...................... ..............4 Circuitos en serie (cilindro de simple 0 doble efecto) .......... 194 Tipos de tensi6n y de corriente..9. ...4 8...8 8... 212 9....9 8...9..4 8.......... ... 218 9........ '" ........ 240 11.... .... .. . . .......... 203 Esquemas generales .... ............. 208 9............... 215 9................................... .........6 8..........5 Control indirecto bilateral .1. 233 Capitulo 11 11 Anexo ......Capitulo 8 8 8................................ ........... ....... 211 9..... 193 Testigos..................... ... 214 9.2 8. .....9.......... 205 Esquema de conexi6n entre elementos ........7 Movimientos oscilantes de un cilindro de doble efecto .............. ...... ................... .. 228 10... ........... 220 9.....2 Norrnas .....1.1 Ejemplo: Elevador de paquetes ........ 195 Uneas y conexiones DIN 40 711 ....... .................. .............12 Control de un cilindro de doble efecto con temporizaci6n {respuesta retard ada . ............ 219 9....... 239 11. ... .11 Mandos con temporizaci6n .........1 8...... 196 Instrumentos de medici6n DIN 40 716 ..........................2 8...1................. ... . ..............................1 8...... ........223 Capitulo 10 Confecci6n de un esquema de distribuci6n ..............2 Control de un cilindro de doble efecto .3 2!!! SoIuci6n (memoria electrica) ..1 Indice bibliografico ..8 Circuito de autorretenci6n .5 8.. ..10 Control del retroceso automatico con detector de final de carrera ....... 240 7 .... ...... ..7 8... .... 184 Transformadores segun DIN 40 714 ..... .. 227 10. .. .........1 Control de un cilindro de simple efecto ....... .....217 9. .........2 1!!! Soluci6n (memoria neumatica) ....... ..6 Control del retroceso automatico de un cilindro ........ . tipos conmutaci6n DIN 40 710 ...................... 227 10... ...........3 8.. ........ .. . 205 Capitulo 9 Conexiones Msicas (electro-neumaticas) .3 Circuitos paralelos (cilindro de simple 0 doble efecto) ..............5 Sfmbolos electricos .. 198 Tipos de esquemas de distribuci6n ..13 Control de un cilindro de doble efecto con temporizaci6n (desconexi6n retarda) ....9 Control de un cilindro de simple 0 doble efecto con autorretenci6n ........ 216 9................... .... ...... .......... 225 10 10... 213 9......... R . Capitulo 1 Tecnica de mando: generalidades a . independientemente de la energfa de control 0 de trabajo que se utilice y. No hay especiaJidad tecnol6gica que pueda prescindir de los mandos. con cmerios basicos aceptados par todos. independienternente de la configuraci6n tecnica del mando en cuesti6n. in . Estos fundamentos de la tecnica de mando tienen vaJidez general. electricidad y electronica) cooperen entre sr. es indispensable que hablen un idioma cornun.1 Introducci6n La tecnica de mandos es parte integrante de nuestra sociedad industrial puesto que sin ella la tecnologfa no hubiera podido a1canzar los niveles actuales. tambien. Para que los tecnicos de diversas especiaJidades (neumatica. Ello significa que debe dispanerse de definiciones precisas de los conceptos.1. hidraulica. EI concepto de mando con frecuencia no solamente es utilizado para definir eI proceso de control como tal.. Magnitud de ajlJste y .. Trecho de mando .2 Controlar...Jt------tl:~ :: . Flujo de la energra/ Corriente de masa Direcci6n de las secuencias Unidad de control I Magnitud de interferencia Z2 Magnitudes de entrada XC 11 1. EI mando como tal. Magnitudes de entrada ::: Sistema Magnitudes de salida =-_= -_= -_=~-::::I___. el mando) se refiere a aquel proceso dentro de un sistema que tiene como consecuencia que una 0 varias magnitudes de entrada incidan sobre una 0 varias magnitudes de salida a raCz de una 16gica in trfnseca del sistema. se representa mediante eI siguiente esquema Msico: Magnitud de interferencia Z1 I .. sino que abarca a la totalidad del equipo en el que se produce el control.EI acto de controlar (es decir.. Un control se caracteriza par la secuencia de efectos abierta producida a traves de un elemento de transmisi6n individual 0 mediante un mando en cicio abierto. mandos (Definici6n segun DIN 19226) . incluido en eI sistema sometido aI control. ya que su posicion determina la canti­ dad de aire aspirado. La nave que actUa sobre la corredera es la unidad de mando.Ejemplo Si eI rendimiento de un compresor de aire es regulado mediante la cantidad de aire aspirado. La magnitud de ajuste es la seccion que queda abierta por la posicion de la corredera. Lacorredera es el elemento de control. La variacion de la carga en la red neumatica.i Corradera aspiraci6n (elemento de c:ontral) t7/. no es posible compensar dichas interferencias. actUs sobre el mando como magnitud de interferencia z. . Trec:ha de mando ~\ .'~y~ '-: Secci6n abierta aI paso Aeumulador ~::::::===~ t----~ (magnitucl de &justa y) CompnlSOr (magnitud de interierencia %1) 1? c::====:!::1 Unidad reoeptora (magnitud de interferencia z2) . entonces el abrir y cerrar la corredera es un proceso de control. Lo mismo se apJica a las oscilaciones de las revoluciones 0 a los cambios del grado de eficiencia del compresor. Dado el caracter abierto del mando. causada por la unidad receptora.Uave .(unidacl de mandaI / Tuberia d : . como por ejemplo contadores. Se trata de un mando con procesamiento de senales primordial mente binarias.2. transformandolas en senales binarias de salida.1 Criterios de diferencia­ cion de los mandos Mando Se trata de un mando con procesamiento de senales primordialmente analogicas. Las senales binarias respectivas no son componentes de informaciones representadas por nOmeros. unidades registradoras.(Definicion segOn DIN 19 237) 1. Las inforrnaciones que se procesan suelen estar representadas mediante un cooigo binario. de tiempo y de memoria. 1.2Diferenciacion segun la forma de representar la informacion Mando analogico Observacion Las senales son procesadas principal mente con elementos de funcionamiento continuo. Observacion Los controles binarios procesan senales binarias de entrada principal mente con unidades de enlace. Mando binario . Mando digital Observacion Las senales son procesadas principal mente mediante unidades funcionales digitales. Se trata de un mando que actOa durante el procesamiento de las senales y que primordialmente procesa informaciones numericas.2. memorias y unidades de c:alculo. Observaci6n Es recomendable evitar el usa de conceptos como mando en paralelo. ya que son propensas a causar confusiones. Mando asfncrono Se trata de un mando que trabaja sin senal temparizada. mando guiado 0 mando par bloqueo. pueden diferenciarse los siguientes cuatro grupos: Mando - 1 I I Mando sincroniazdo Mando asfncrono I Mando secuencial control ado por el tiempo - T I Mando l6gicos Mando secuencial T I Mando secuencial controlado par et proceso Mando sincronizado Se trata de un mando en el que el procesamiento de las senales se produce de modo sincronizado con una senal temporizada.1. Sagun DIN 19237. Mando par enlaces logicos Se trata de un mando que asigna a las senales de entrada determinadas senales de salida en funcion de los enlaces de Boole. las senales cambian solamente si cambian las senales de entrada. modifican y procesan las senales. .3 Diferenciaci6n segun el procesamiento de las senales Este criterio de diferenciacion se reflere a la manera en la que se enlazan. Esquema l6gico el & '------­ e2--------~~ Y e3-------------10&' e4------------~~ & e5 Esquema neumatico y ·219 e1 ~21 . 13 e2~ 2 e3 e4 e5 0V 13 13 13 Esquema electrico 24V+ e3f~ e2t (YIK1 e4E . por ejemplo. a elementos temporizadores. Cinta programada Motor Motor Arbol de levas . la conmutaci6n de un paso hacia eI siguiente se efectUa en funci6n de las condiciones para dicha conmutaci6n. EI concepto de rnando par programa solo debera utilizarse para la definci6n de magnitudes de control en funci6n del tiempo. La secuencia de los pasos del mando suele coincidir con la secuencia de los pasos del proceso tecnico que es objeto del control. Observaci6n La secuencia de los pasos puede estar programada de diversas formas (por ejemplo saltos. Es recomendable no seguir utilizando conceptos como. control de prograrnas. Mando secuencial controlado por el tiempo 5e trata de un rnando con condiciones de conmutaci6n que dependen exclusivamente del factor tiempo. ya que se prestan a confusiones. bucles. bifurcaciones). por ejemplo. contadores de tiempo 0 rodillos de giros continuos y constantes.Mando secuencial 5e trata de un rnando con pasos obligatorios. control temporizado. Observaci6n Para conmutar al siguiente paso puede recurrirse. EI mando segun recorridos.Se trata de un mando secuencial en eI que la conmutaci6n de un paso aI siguiente se produce soIamente en funci6n de las set\ales provenientes del equipa objeto del control (proceso). Valvula de arranque 1.2 1. Observaci6n Un mando secuencial controlado par eI proceso funciona dentro de un circuito cerrado.3 I 17 Mando secuencial contro/ado par eI proceso . definido en la norma DIN 19 226 del mes de mayo de 1968 es un tipa de mando secuencial controlado par eI proceso. aunque en eI fa conmutaci6n aI siguiente paso depende exclusivamente de seliales generadas par los recorridos del equipa sujeto aI control.0 1. electronica. indicandose en alia direccion de la transmision de la senal. EI esquema se amplfa si en un sistema se utilizan tecnologfas diferentes.. 10 . Salida de senales EI bloque "conversion de setiales" tambien puede titularse transformador de senales 0 amplificador de senales.tiene la funcion de convertir para el bloque "salida de senales" las senales que lIegan de los bloques "entrade de senales" 0 " proceso de setiales" en senales de la otra tecnica (medio) respectiva. En estas u otras combinaciones es necesario intercalar un paso adicional.4 Desglose de un mando en cicio abierto Un mando esta representado en muchas casos como caja negra cerrada con entradas y salidas. neumatica e hid raulica.1. si se combinan por ejemplo electricidad y neumatica 0 electricidad e hidraulica.mente. Puede desglosarse esta caja negra mas detallada. Conversion de senales --.0 10 que sea la denominacion. es decir. Se hace el desglose siguiente: Entrada de senales Procesamiento de senales Salida de senales Este esquema es aplicado en los mas diversos campos de la electricidad. Entrada de senales f-to Proceso de senales --.. Este convertidor de setiales . valvulas seJectoras) Amplificadores neumaticos Cilindros Motores neurnaticos ElectricidadNeumatica Pulsadores. emisoresde sefiales sin contacto Contactores electro­ magneticos ReJes Electrovalvulas Cilindros Motores neurnaticos Tecnicade sensores Tecnicade Tecnica de actuadores procesadores Conversion de sefiaJes SaJidade sefiaJes Motores electricos Motoresde induccion lineal .La tabla siguiente muestra la correspondencia entre elementos neumaticos y electricos. interruptores de final de carrera. Entrada de senales Procesode sefiaJes ElectricidadElectricidad Pulsadores. interruptores. emisoresde senaJes sin contacto Valvulasde vias. interruptores de final de carrera (contactos normalmente cerradoso abiertos. valvulas de cierre (valvulas mixtas. interruptores. interruptores de final de carrera (valvulas de vias). con­ mutadores) emisoresde sefiaJes sin contacto Contactores electro­ magneticos Reles NeumaticaNeumatica Pulsadores. interruptores. S2. S3 Kl Procesamiento de seiiales S1.En los esquemas electroneumaticos la representaci6n del flujo de las senales electricas es de arriba hacia abajo. S3 con K1 A1 Yl K1 A2 Salida de seriales Y1 En este manual se incluyen diversos esquemas de este tipo que seran explicados posteriormente. . S2. tal como 10 muestra eI siguiente ejemplo: Salida de seriales en la unidad de trabajo neumatico Y1 = convertidor de senates 1 3 + '---'-r-'---r"""--r Sltl S3t Entradas de senales S1. Una sefial es una informaci6n representada per un valor 0 per Ia evoluci6n de un valor de una magnitud ffsica. La representaci6n puede referlrse a una transmisi6n. puede tener cualquier valor comprendido dentro de determinados Ifmites.5 Senales Una sena! anaJ6gica es una sefial que ofrece diversas informaciones en cada uno de los puntos comprendidos per un margen de valores contfnuo. 1. 1.5.1 Senal anal6gica Ejemplo PoUmetro ~o Senal anal6gica 1 p t------- Ip = parametro de informaci6n 91 . un procesamiento 0 aI almacenamiento de informaciones. En consecuencia. eI contenido de informaciOn Ip (parametro de inforrnaci6n) de estas sefiales. 3 Senal digital -­ ....-___..9­ Ip = parametro de informaci6n Se trata de una seIiaI cuyo parametro tiene una cantidad ilimitada de margenes de vafores. Dichos vafores no guardan relaci6n afguna entre sr...... Cada valor esta relacionado a una informaci6n determinada Ejemplo Densidad del traflco durante las horas del drs I I r­ r­ ~ ~ po­ - I I . correspondiendo Ia totafidad de cada margen de val ores a una informaci6n determinada Ejemplo Aparato de medici6n digital II Sefial digital ..- 1..5... .......2 Selial discreta Se trata de seliales cuyo parametro de informaci6n Ip tan solo ad mite una cantidad limitada de valores dentro de un margen determinado. J[r7! .5. - ..1. =R .. ACTIVO . Lo mismo se aplica analogamente aI margen inferior. sera reconocido como serial 1.5.La selial binaria (serial de dos puntos) es una serial digital de un parametro relacionado solamente ados margenes de valores. Los estados 0 y 1 son equivalentes. es necesario que eI margen de seguridad entre los dos margenes de valores sea 10 suficientemente amplio. aunque se recomienda no utilizarlos (DIN 40 700). Mientras que eI valor de la selial (par ejemplo una presi6n) oscile dentro del margen superior. par ejemplo: serial 0 = OV hasta SV. ello significa que es necesario situarse ya sea en eI margen inferior 0 en el margen superior. En consecuencia.NO. Por ejemplo: SI . De este modo se obtiene cierta seguridad frente a posibles interferencias.8 t_ Para evitar yuxtapasiciones. Si la selial estuviera en eI margen de seguridad (zona prohibida). H L = High = Low . par ejemplo.INACTIVO. una valvula. asumirfa una posici6n indiferente pudiendose producir una conmutaci6n equivocada. Ejemplo 8 1 1. Serial binaria 1­ Existen tam bien otras nomenclaturas para los estados 0 y 1. La serial contiene dos informaciones.4 Seilal binaria 3 Presi6n Tensi6n Corriente 0. selial 1 = 10V hasta 20V. en la practica no siempre es sencillo elegir el sistema mas adecuado.. transformador de mediciones) significa que en la tecnica de mando es factible trabajar con varias formas de energfa. No obstante. No obstante. giratorio. Cabe agregar que el"electricista" siempre preferirci una solucion del mando por medio de la electricidad. la solucion optima del problema presupone un dominic de todas las especiaJidades.6 Formas de energia para las secciones de mando y las secciones operacionales (Composici6n y delimitaci6n) La posibilidad de transformar seiiales de determinadas formas de energfa en seiiales de otras formas de energfa recurriendo a los equipos correspondientes (transformadores de seiiales. etc. Ademas de las exigencias que plantea la aplicacion concreta. Por ello es posible configurar un mando segun criterios de optimizacion economica y tecnica. Sin embargo. el especialista en hidraulica optara mas bien por una solucion con componentes hidraulicos mientras que el experto en neumatica se decidira en favor de una solucion neumatica. no se trata de un listado completo y exhaustivo de todos los hechos a tomar en cuenta. Medios de trabajo • Electricidad:corriente electrica • Hidraulica:fluidos • Neumatica:gases Criteros para la eleccion • • • • • • • • • • • • del sistema Fuerza I Potencia Distancia Tipo de movimiento (lineal. intentandose mas bien indicar tan solo los aspectos mas importantes. recursos humanos disponibles para el mantenimiento del sistema. estas circunstancias estan en franca contradiccion con la solucion teoricamente ideal del problema e inciden por tanto en la solucion por la que real mente se opte. las influencias del medio ambiente.) Velocidad Dimensiones Vida Util Sensibilidad Seguridad Costos energeticos Regulabilidad ManejabiJidad Acumulacion .1. Las Iistas que se incluyen a continuacion ofrecen una informacion general sobre los medios de trabajo y de control mas difundidos y sobre los respectivos criterios de seleccion. Con frecuencia. etc. tales como el lugar de la aplicacion. es necesario tomar en cuenta las condiciones generales imperantes. tica Hkfraulica Bectricidad Fuerza lineal Fuerza limitada a aprox. tambien en rnarcha en vacro. sin consumo de energCa Maximo par de giro. movimiento basculante mediante transformaci6n por pifi6n y cremallera Motores hkfraulicos y cilindros giratorios tienen menos revoluciones que en Ia neumatica. bajo gradode eficiencia.emerios NeumB. no ofrece seguridad a sobrecargas. buen grado de eficiencia Excelente grado de eficiencia con motores giratorios. tambien en marcha en vacro. fuerzas reduckfas 35000-40000 (=3500-4000 kp) poria baja presi6n y por eI diametro de los cilindros. gran consum~ de energCa en rnarcha en vacCa. no consume energCa en rnarcha en vacCo Fuerza giratoria Maximo par de giro. Fuerza elevada par presi6n alta Bajo grado de eficiencia. elevados costosde servicio. 500000 min-1). revoluciones limitadas Comparaci6n entre medios de trabajo . aunque en ese estadose produce un consumo mBximode energCa Mrnimo par de giro en marcha envacCo Movimiento rotativo 0 basculante Motores neumaticos de altas revoluciones (aprox. bajas temperaturas y velocidades altas del flujo Sensible a fluctuaciones de temperatura. 100 m) y en botellas de aire comprimido Acumulaci6n limitada con gas auxiliaro mediante acumulador con muelle.Criterios Neumatica Hidraulica Electricidad RegulabHidad Facil reguiabUidad de la fuerza mediante ajuste de Ia presi6n (regulador de presi6n) y de Ia velocidad mediantela cantidad (vSIvuIa de estrangulamiento. vSlvulade aireaci6n). transporte sencDlo por cables ya largas distancias Influencias del medio ambiente Insensible a fluctuaciones de temperatura. de seguridad contra incendio y explosi6n . transporte sencDlo par conductos (aprox. pi/a). incluso en eI margen de velocidades bajas AcumuiaciOn de energl'a y transporte Facil acumulaciOn de grandes cantidades. peligrode suciedad y de incendio Insensible a fluctuaciones de temperatura: en zonas de peligro. peligrode congelaci6n a gran humedad del ambiente. por 10 general. transporte factible par tuberl'as de hasta aprox. sin peligro de expIosi6n. 100m Acumulaci6n sumamente diffcil y complicada y. especialmente en eI margen de velocidades bajas Regulabilidad Buena limitada y regulabilidad de complicada Ia fuerza y de Ia velocidad. en cantidades fnfimas (acumulador. necesidad de adoptar medidas. en caso de fugas. montaje y puesta en marcha relativamente sencillos y sin peligra Mas dificil que la neumatica debido a las a1tas presiones. segun equipo y grado dedesgaste Elevados en comparaci6n conla electricidad Costos energeticos mlnimos Manejo Aplicable con pocos conocimientos tecnicos. los elementos no sufren sobrecargas Los elementos pueden sufrir sobrecargas. ruidos al conmutar los reles y el electraiman elevador ?7 . por 10 que es necesario incorporar silenciadores A presiones elevadas se producen ruidos de la bomba. con la consecuente destrucci6n de los equipos y del mando Generalidades Los elementos no sufren sobrecargas. necesidad de incluir tuberias de fuga yde retorno Aplicable solo con conocimientos tecnicos.04 OM. ruidos molestos por evacuaci6n de aire. de 0. a menos quese prevea un sistema complicado de segura contra sobrecargas.02 OM hasta 0.Criterios Neumatica Hidrfl.ulica Electricidad Costos energeticos Elevados en comparaci6n conla electricidad. 1m3 deaire comprimido con 600kPa (6 bar) cuesta aprax. peligro de accidentes al cometer equivocaciones de conexiones. larga vida Util Tiempode conmutaci6n de los elementos > 10 ms « 1 ms Neumaticaa presi6n normal Neumaticaa baja presi6n Muy sensible a influencias del medio. golpes y vibraciones. larga vida Util > 5 ms > 1 ms Velocidad de las senales Gran velocidad = velocidad de laluz =10-40 m/s Distancias Practicamente ilimitadas Umitadas por la baja velocidad de la transmisi6n Espacio requerido Poco Procesamiento Digital principal de sefiales =100-200 m/s Muypoco Poco Poco Digital Anal6gico Digital Anal6gico Digital Anal6gico . campos parasitarios. etc. larga vida Uti! si eI aire no contiene impurezas Insensible a influencias del medio.Medios de mando • Mecanica • Electricidad • 8ectr6nica • Neumatica a presi6n normal • Neum8. Muy sensible a influencias del medio. tales como poIvo.tica a baja presi6n • Hidraulica Criterios para la elecci6n del sistema • • • • • • • • Comparaci6n entre medios de mando Seguridad operativa de los elementos Sensibilidad frente aI medio ambiente Facilidad de mantenimiento Tiempo de conmutaci6n de los elementos Velocidad de las senales Espacio requerido Vida Util . tales como poIvo. sensibleal airecon impurezas.Capacitaci6n del personal de operaci6n y servicio Criterias Electricidad Electronica Seguridad operativa de los elementos Insensible a infiuencias del medio. humedad. humedad. Capitulo 2 Formas de representar secuencias de movimientos y estados de conmutaci6n . eI cilindro C continUa con el proceso de doblado. eI cilindro A suelta la pieza. Cuando eI cilindro retrocede a su posici6n normal. Despues de activar el pulsador de puesta en marcha. dobla la plaza y retrocede. A contlnuacl6n." Cilindro A Sujeci6n de la plaza . A continuaci6n se ofrecera un ejemplo practico para mostrar las diversas formas de representar un sistema.Con la finalidad de reconocer de modo rapido y seguro las secuencias de los movimientos y los estados de conmutaci6n de los diversos elementos de los mandos. es necesario recurrir a una forma adecuada de representar los movimientos y los estados de las setiales. Dichas representaciones sustituyen 0 complementan las descripciones verbales de un sistema de mando. eI cilindro A sujeta Ia piaza. las representaciones contribuyen a un mejor entendimiento entre expertos en construcci6n de maquinaria. en electrotecnica y en electr6nica. EI cilindro B avanza.. Las chapas son coIocadas a mano en la maquina. Ademas.. Plano de situaci6n Cilindro B Primer proceso de doblado . Ejemplo Maquina de doblar chapas Las herramientas de una maquina se encargan de doblar chapas. AJ resumir Ia descripci6n de los movimientos debera prestarse atenci6n a la denominaci6n correcta del avance y del retroceso. Denominaci6n para: Avance Retroceso =+ =­ En la versi6n resumida de la descripci6n. C+. B-.1 Registro en orden cronol6gico Sujeci6n de la pieza Primer proceso de doblado Retoma a posici6n normal Segundo proceso de doblado Retoma a posici6n normal Suelta la pieza Cilindro A Cilindro B Cilindro B Cilindro C Cilindro C Cilindro A Movimiento cilindroA: sujetar Paso 1 2 3 4 5 6 Movimiento cilindro B: primer doblado AVANZA RETROCEDE - - - AVANZA RETROCEDE - RETROCEDE 2. segundo doblado - En caso de movimientos giratorios.3 Descripci6n resumida de los movimientos . B+.---Elemento de trabajo Proceso de trabajo 2. A- o se indican los movimientos de los A+ B+ B­ C+ C­ A­ 31 2. C-.2 Tabla - AVANZA - - Movimiento cilindro C. indicar direcci6n del giro. elementos segun su orden: A+. La relaci6n existente entre las secuencias queda establecida por los pasos. los cuales son clasificados en diagramas de espacio y diagramas de estado.­ EI diagrama correspondiente a la maquina de doblado de chapas serra el siguiente: . . 1 2 3 1 Adelante:~J2j CilindroA Atras t ___ Espacio . estas son incluidas en el diagrama una debajo de la otra.4 Representaci6n grafica (diagrama) Para representar determinadas secuencias de trabajo de maquinas 0 equipos se utilizan diversos tipos de diagramas. En la norma VOl 3260 se definen los diagramas de funciones. Si un mando incluye varias unidades de trabajo.2. trazandose eI recorrido en funcian de cada uno de los pasos (paso = cambio del estado de algun elemento). En el diagrama de espacio se indican las distancias recorridas por un elemento de trabajo. Kt 4 5=1 I~ I Pasos .4. En el diagrama de estado se indica la conjunci6n del trabajo de varios elementos y la actuaci6n de otras unidades de mando y de conexi6n. Los conceptos mas difundidos para estos tipos de diagramas son los siguientes: • Oiagrama del movimiento • Oiagrama del mando 2.1 Diagramas de movimientos Diagrama de pasos En estos diagramas se indica la s9cuencia de trabajo de un elemento. prever suficiente espacio entre los pasos (1/2 hasta 1 paso). • Numeracion arbitraria de los pasos. por ejemplo accionando un in­ terruptor en la posicion intermedia del cilindro 0 modificando la velocidad del avance. sino iguales para todos los elementos constructivos.tiempo .) 0 utilizan­ do numeros (por ejemplo. pueden intercalarse pasos intermedios. en el diagrama espacio-tiempo sf se aplica una escala para el tiempo t. etc. • Si durante et movimiento cambia el estado.atms.abajo.---t"--r CmndroA o (atms) nempo t .. En estos diagramas se realiza el trazado del espacio recorrido por la unidad en funcion del tiempo. ya sea indicando la posicion del cilindro como en et ejemplo (adetante . arriba . A diferencia del diagrama de pasos.. 0 para el final de carrera al retroceder 01 para el final de carrera al avanzar) . por ejemplo: cilindro A. • Tratlmdose de varias unidades.. • Denominacion arbitraria de los estados... 1 (adelante) 11 t 2 -f------==-. Diagrama espacio .Recomendaciones para eI • Trazar los pasos horizontal mente yequidistantes. trazado de los diagramas • No trazar los espacios a escala. con 10 que se establece una relacion entre las diversas unidades en el tiempo. • La denominacion de Ia. unidad respectiva debera incluirse a la izquierda del diagrama. es preferible recurrir a diagramas de pasos.tiempo permite reconocer con mayor claridad las sobreposiciones de los movimientos y las diferentes velocidades de trabajo. sin embargo. Las ICneas referentes a los pasos incluidas en eI diagrama espacio-tiempo sin embargo no son equidistantes. eI diagrama espacio. Mediante ICneas verticales QCneas de los pasos) se establece la relaci6n entre los dos diagramas. • AI trazar diagramas para elementos de trabajo giratorios (por ejemplo motores electricos. Ello significa concretamente que en eI dia­ grama de pasos eI cambio de estado no se indica a 10 largo de un paso entero (par ejemplo at poner en marcha un motor electrico). ya que en este caso eI tiempo es un parametro de menor importancia • Los diagramas espacio-tiempo deberfan utilizarse preferentemente para dlseliar y representar mandos par programas de tiempo (mandos secuen­ ciales controlados por eI tiempo). aunque sin considerar eI transcurso del tiempo en rela­ ci6n con eI cambio de estado. motores neurnaticos).Oiagrama espacio-tiempo para eI ejemplo de la rnaquina dobladora de chapas: 2 3 -1 5 6 7:1 CilindroA 0 Cilindro B 0 Cilindro C 0 Tiempo t La imagen de este diagrama es similar at diagrama de pasos. se apIicaran Msicamente los mismos diagrarnas. . ya que ofrecen la posibilidad de indicar claramente la relaci6n entre las secuencias del programa y eI tiempo. Recomendaciones • Para eI diseno y la representaci6n de mandos por programas de movimien­ tos (mandos secuenciales controlados por eI proceso). sino que correspond en aI tiempo en funci6n de la escala que se haya escogido para este parametro. sino que es trazado directamente sobre Ia ICnea del paso respectivo. EI diagrama de pasos es mas informativo en cuanto a las relaciones entre los elementos. par ejemplo abierto.. A modo de altemativa.EI diagrama del mando muestra los estados de conmutaci6n de los elementos emisores de seiiales y de los elementos procesadores de sefiales en funci6n de los pasos. cerrado.2 Diagrama del mando . 3 En este ejemplo.4. puede tambien trazarse eI diagrama de la siguiente manera.....I. t ~o Pasos 1 . En estos diagramas no sa induye eI factor tiempo. estado 0 6 1..... un interruptor de final de carrera abre en eI paso 2 (sefial1) y cierra en eI paso 5 (sefial 0). 6 I III I I 2. Es impartante induir las posiciones normales de los elementos en eI diagrama del mando. aunque debera procurarse la c1aridad de la informaci6n La combinaci6n de un diagrarna de movimientos y de un diagrarna de mando es denominada diagrarna de funciones.Recomendaciones • De ser posible./~ / 6 0 S2(al) SI {ao 54 (bl) (bO) S3 . 5 1 CilindroA S7 0. Ademas puede comprobarse tambian Ia posici6n de los interruptor:es de final de carrera y sus estados de conmutaci6n. Sla rt Cilindr:08 0 /~ . (al ) " ~SI /\01 .. La inclusi6n de los interruptores de final de carrera en eI diagrarna ofrece una informaci6n mas clara sobre la relaci6n entre las funciones. . es recomendable combinar eI diagrama del mando con el diagrama de movimientos • Trazar los pasos 0 los tiempos en eI plano horizontal • La distancia vertical entre las Ifneas de ..Ios movimientos es arbitraria. En esta pilgina se ofrece eI diagrarna de funciones correspondiente al ejemplo de Ia maquina dobladora.53 (bO­ 7t:l \ / ""K 1/ 1 Cilindro C 7·1 S5 S6 (c 1) ·55 (co) (eO) 1 SI 0 I 1 S2 0 1 S3 a 1 54 0 m 1 S5 0 1 S6 0 11 1 S7 0 EI diagrama de funciones perroite comprobar y controlar las secuencias (movimientos de los cilindros). 1 .. B diagrama de funciones es una representaci6n de un mando segan procesos. OBSERVACION PREVIA Recomendamos aI lector que desee profundizar en la materia.. EI diagrama de funciones sustttuye 0 complementa la descripci6n verbal de un mando.3 Plano de funciones En este panafo se explican los s(mlxl'os mas importantes y las reglas para la representacion grafica en la medida que sean necesarios para comprender los diagramas de funciones incluidos en este manual. electricidad. de la configuraci6n de los conductos 0 del lugar del montaje. EI diagrama de funciones permtte la representaci6n clara de un mando con sus caracterlsticas esenciales (estructura general) 0.(Segun DIN 40719. electr6nica. tambien. hidraulica. EI diagrama de funciones es un medio de comunicaci6n entre eI fabricante y eI usuario. parte 14 y 40719. neumatica. .. tecnica de procedimientos. Ademas facilita eI entendimiento entre los expertos de diversas disciplinas especializadas. con todos los detalles necesarios para una aplicaci6n concreta (estructura detallada).. EI diagrama de funciones es un complemento de la restante documentaci6n sobre los circuitos.4. etc. Finalidad del diagrama de funciones . parte 6. parte 6. edici6n de marzo de 19n) 2. tales como construcci6n de maquinas. que estudie las normas DIN 40700.. independientemente de la aplicaci6n concreta de determinados medios operativos.. parte 6) Sfmbolo Forma basica para eI sfmbolo de fun­ ciones. Este sfmbolo basico es com­ pletado mediante indicaciones carac­ teristicas de las funciones concretas en concordancia con DIN 40700.4. D o Sfmbolo general para linea activa Resumen grafico de Irneas activas Versi6n detallada Versi6n simplificada Denominaci6n de variables (sellales de entrada 0 de salida) Esta denominaci6n califica eI estado en eI que Ia variable (selial) tiene eI valor 1 Negaci6n (inversi6n de una denomi­ naci6n) Interrupci6n de una Irnea activa --xxx xxx --xxx ---0 .4 Reglas y s(mbolos para diagramas de funciones (Segun DIN 40719. par­ te 14.2. .. EnlacesY La variable en la salida tiene eI valor 1 soIamente si las variables en todas las entradas tienen eI valor 1. Este numero es arbitrario. puede prolongarse dicha entrada en uno 0 en los dos lados. A Sujeci6n .. En la casilla B puede incluirse un te. 1 Paralelamente a cada paso se define Ejemplo mas precisamente la orden respectiva Paso 1: sujeci6n en una casilla adicional. IN' X. D­ Salidas Las salidas deber8n indicarse prete­ rentemente abajo 0 en eI lado derecho. Enlaces 0 La variable en la salida tiene eI valor 1 soIamente si aI menos en una de las entradas la variable tiene eI valor 1.. . AI incJuir varias entradas. B Paso En la casilla A se indica eI numero del paso.xto ex­ plicativo. • I Entradas Las entradas deberan indicarse prete­ rentemente arriba 0 en ellado izquier­ do.~... dichas ordenes y sus sefiales de confirmacion que producen la conmutacion son representadas me­ diante numeros.a1 1--2 IS . Por motivos de simplificacion. p~r ejemplo: avance del cilindro de sujecion A+ Casilla C: La conmutacion del paso n al paso n + 1 suele depender de la ejecucion de las ordenes impartidas en n. Ejemplo ARRANQUE Posicion normal I 1 S Sujecion S Avance del cilindro de sujecion A + a1 Motor "ON" 2 Avance de unidad de avance B + b1 - I 2 Taladrar - & t-. retardado SH = memorizado incluso en caso de interrupcion de la energia T = limitado en el tiempo o A B Casilla B: Efecto de la orden.Casillas para las ordenes Casilla A: Tipo de orden retardo S = memorizado SO = memorizado y retardado NS = no memorizado NSO = no memorizado. . ... ... ~ ... . r- Arranque ... ._ •.. .. sll Segundo proceso de doblado 5 1 86 Retroceso 6 1 Retroceso 85 Diagrama funcional para el ejemplo de la maquina dobladora ... 2.. ..... ' . . ... :- ' .5 Pieza puesta & Mando posicion inicial (Sl) '--- 1 S Avance del cilindro de sujecion (A + ) I S~ S Avance del ciUndro 8 (8 + ) I S~ IS Retroceso del cilindro 8 (8-) I S~ Sujetar pieza 2 1 82 Primer proceso dedoblado ·3 1 84 Retroceso 4 1 83 I S I Avance del cilindro C (C+) 1S6j I S I Retroceso del cilindro C (C-) Is5i IS I Retroceso del cilindro de sujecion A (A-) . . Movimiento giratorio en dos direccio­ nes Movimiento .-­ Movimiento rectilfneo limitado de ida y welta contfnua en direcci6n de las flechas Movimiento giratorio en direcci6n de Ia flecha.-. Estos sfmbolos pueden emplearse tanto en pianos como en diagramas y. Movimiento rectUfneo y limitado en di­ recci6n de Ia flecha I­ Movimiento rectilfneo limitado de una ida y walta en direcci6n de las flechas .. Movimiento rectiUneo en dos direccio­ nes .2.. . 2.7 Movimientos Movimiento rectilfneo en direcci6n de Ia flecha . ademas... ·.6 Simbolos y normas de representaci6n En este capftulo se presentsn diversos sfmbolos y conceptos importantes en concordancia con las normas VOl 3260 Y DIN 55003. .giratorio y limitado en di­ recci6n de Ia flecha A? . en pictogramas coIocados en las maquinas (vease DIN 55003).. 8 Sfmbolos para elemen­ tos.o Revoluciones I Marcha contfnua I Cicio contfnuo o Un giro I operacion simple I cicio simple Revoluciones/minuto Man6metro segun DIN 2481 Sfmbolos de caracter general Instrumento de medici6n electrico segun DIN 40716 CD Motor electrico I I I cp 9 ~ CONECTAR I DESCONECTAR I CONECTAR!DESCONECTAR I CONECTAR AUTOMATICO I I 2. Ifneas y enlaces de seiiales segun VOl 3260 para diagramas de pasos . ' b. vb.IMPULSO SIMPLE (conectado mientras se pulse el bot6n) I ~ Desconexi6n de emergencia (color rojo) ~ Interruptor de final de carrera I Presostato CP P I SOOkPaI 5 bar I Elemento temporizador I Condici6n 0 (sfmbolo v) I Condici6n Y (sfmbolo A) I Condici6n NO (simbolo-) I I ~'S ~ a. \l l a. at I I I I Bifurcaci6n I I I I Proveniente de otra maquina Dirigido hacia otra maquina I AA r I . 9 Colores caracteristicos para interruptores.2.10 Simbolos de funciones . conmutadores y testigos (Segun DIN 43605) En general: Color ROJO: Color VERDE: Desconexion de fuentes de peligro No para identificacion de un estado de activacion Definicion COLOR Interruptor Conmutador Testigos ROJO STOP/DESACTIVACION PARO de EMERGENCIA Estado de conexion (conectado) AMARILLO Activacion del primer cicIo Fallo NEGRO ACTIVACION VERDE ARRANQUE AZUL I Confirmacion '@ Procesos hidraulicos I Procesos neumaticos I I Procesos mecanicos I I Procesos ehktricos I I 2. . Capitulo 3 Bases de la electricidad / electronica A"7 . Los electrones giran alrededor del nucleo del atomo en diversas 6rbitas. Lo importante es disponer de la electricidad. Todos utilizamos diariamente de una u otra manera. dichos cuerpos son denominados cuerpos compuestos. par su parte.La electricidad es una forma de energfa con efectos termicos. AO . Todo esta compuesto de atomos. EI atomo (modelo de Bohr) Electron NucJeo atomos (griego) = indivisible Esquema simplificado Los eJectrones tienen una carga electrica negativa. magneticos 0 qufmicos. alguna forma de electricidad 0 de electr6nica al encender una lampara o una radio. Su diametro es de aproximadamente 1/10000000 mm. EI nucleo. Juntandose atomos diferentes se obtienen cuerpos de propiedades nuevas. EI nucleo del atomo esta compuesto de protones y neutrones. Los atomos son extraordinariamente pequenos. luminosos. al usar una calculadora de bolsillo 0 un automovil. Un cuerpo simple esta conformado por atomos iguales. de una pila 0 de una central electriCa de cualquier tipo. TOOos los cuerpos simples son determinados por la cantidad de sus electrones. Los protones tienen una carga electrica positiva. tiene un diSmetro 10000 veces mas pequeno que el diametro del atomo. Cada momo tiene un nucleo alrededor del cual giran electrones. dandonos igual si proviene de 'una bateria. por 10 que no los podemos distinguir a simple vista. EI diametro de un electr6n es 1/10 del diametro del nucleo. mientras que los neutrones son electricamente neutros (no tienen carga electrica). EI ser humano siempre tuvo problemas en entender la naturaleza de la electricidad a pesar de que la energia electrica es utilizada de las mas diversas formas en maquinas y equipos. Esquemas simplificados Litio 3 protones 3 electrones 4 neutrones Aluminio 13 protones 13 electrones 14 neutrones Silicio 14 protones 14 electrones 14 neutrones Si alrededor del nucleo del atomo giran mas electrones que la cantidad de protones que tiene el nucleo. entonces el atomo tiene una carga positiva. Son neutros. por 10 contrario. por ejemplo. los atomos de lilio. aluminio y sicilio. lono (griego) = migrar . Si. entonces eI atomo es neutro. tal como 10 muestran las siguientes graficas. giran menos electrones alrededor del nucleo que la cantidad de protones que este tiene.Si eI nucleo del atomo tiene tantos protones como electrones que giran a su alrededor. no tiene carga electrica que actue hacia afuera. Los atomos que muestran estas caracteristicas son calificados de iones. el atomo tiene una carga negativa. es decir. es necesario que actue una fuerza de atracci6n para que los electrones se rnantengan en sus 6rbitas. En consecuencia. se apliea eI siguiente principio: "CARGAS DEL MISMO SIGNO" se repelen "CARGAS DEL SIGNO CONTRARIO" ®e Modelo delld:omo: EI~: carga negativa Modelo simplificado Nucleo delld:omo: carga posidva se atraen .Dado que los electrones giran en diversas 6rbitas y a alta velocidad en tomo aI nucleo. puede constatarse que en el caso del circuito eltktrico tam bien es necesario que actUe una determinada presion. Ello significa que para que el agua avance por las tuber(as es necesario que exista una presi6n.1 Tensi6n electrica . por ejemplo. La bomba se encarga de conducir el agua hacia las tuber(as mediante presi6n. Existen diversas posibilidades para generar una tension ehktrica. Generaci6n de tension Generacion de tension Generaci6n de tension Generacion de tension Generaci6n de tension p~r inducci6n por procesos electro-qu(micos por calor por luz por deformacion de cristales (piezo-electricidad) Todas las formas de generacion de tension se basan en el principio de la separacion de cargas. 5.. 'es un sistema de esa (ndole: la bomba transporta el agua siempre en la misma direccion. 4. La calefacci6n mediante agua caliente.---­ -­ -----------------------­­ AI comparar la presion hidraulica 0 el circuito de agua con la tensi6n 0 el circuito eltktrico. Una bateria es un buen ejemplo para ello. Rueda de palas Tuberia . 2. 3. eee Tension "cero" Tension "baja" eee Tension "alta" 3.En un circuito de agua son necesarias una bomba y tuberias.. 1. Longitud efectiva del conductor 4.75 m. la longitud del conductor es de 0. la velocidad media es de 1.8 V . La unidad de la tension electrica es eI voltiox (sfmbolo de la unidad = V) x Volta: flsico italiano 1745 . Cantidad de conductores La magnitud de la tension puede calcularse de la siguiente manera: Uo=8·L·v·z Uo = tension generada (voltios) v Vs m2 = velocidad media expresada en m/seg L = longitud del conductor expresada en m z = cantidad de conductores 8 EjempJo = densidad del flujo magnetico l. Oensidad del flujo magnetico 3.5 m/s .Cual es la tension si la densidad del flujo magnetico es de 1 VS/m2.1827 La magnitud de la tension generada depende principal mente de cuatro factores: 1.5 m/s y la cantidad de conductores es de 150? Uo= 8·L·v·z Uo = 1 Vs .75m . O.La tension electrica (sfmbolo empleado en las formulas U) puede medirse con un voltfmetro. 1. 150 m2 16. Velocidad media del conductor 2. 3. La generacion de tension electriea con un iman se denomina induccion (tension inducida). Funcionamiento de una dfnamo Rotor lmanes N Material aislante Corte seccionado Rotor . por ejemplo. en las dfnamos (automoviles. bicicletas) y en los generadores (centrales electrieas). se induce una tension de corriente altema.1.1 Generaci6n de tensi6n electrica por inducci6n L Si se mueve un conductor en un eampo magnetico. Este tipo de generacion de tension electriea se apliea. ~31 bj]j 3. Los electrones fluyen en la linea exterior del polo negativo (excedente de electrones) hacia el polo positivo (deficiencia de electrones). Tal tipo de generador de tensi6n es denominado' "elemento galvlmico"x. es denominado electrolito. placa de cobre = electrodo positivo) en un liquido conductor.1. x Galvani: Cientffico italiano (1737 . los metales se cargan. EI Ifquido conductor.1798) . pila de linterna. La magnitud de la tension es determinada por el material de los electrones. AI conectar una unidad receptora se cierra eI circuito a traves del Uquido conductor. como puede ser por ejemplo agua salina. se obtiene un elemento galvanico. Ejemplos: baterfa de autom6vil.. Cobra Deficiencia de electrones ?--H- -----------­ Excedente de electrones SoIucf6n salina AI sumergir las placas en el electrolito.2 Generaci6n de tensi6n electrica por electr6lisis Si se sumergen dos placas de materiales diferentes (por ejemplo: placa de cinc = electrodo negativo. Entre dos electrodos diferentes en un electrolito se produce una tensi6n contInua. con 10 que se genera una tensi6n electrica. 1 1173 K (900OC) Nfquel . Con ese fin es necesario calibrar eI voltfmetro respectivo en K eC).Cromo .Constantan 5.9 573 K (300°C) x Thermos (griego) = caliente 3. En Ia practica los termoelementos son utilizados para efectuar mediciones de temperaturas. Cobre + ~ =~ (0 Conslantin (l Este tipo de generador de tensi6n electrica es denominado termoelementox. par ejemplo en homos industriales.Constantan 4.3 Generaci6n de tensi6n ehactrica por calor . se produce una tensi6n de corriente contfnua.6 973 K (700OC) Nfquel .Platino 0.1. Combinaci6n de metales Tensi6n termica mV /373 K Umite superior de la temperatura Cobre . En la siguiente tabla se indican algunos valores de temperaturas de diversos termoelementos.Nfquel 4.1 n3 K (SOO°C) Hierro . La tensi6n respectiva se situa en eI margen de milivoltios (mY).AI unir en un extremo un cable de cobre con uno de constantan y aI calentarlos. 4 Generaci6n de tensi6n eh!ctrica por luz Si sobre determinados materiales caen luz 0 rayos X. Las celulas fotoelectricas se basan en este fenOmeno. Cuando incide luz sobre un elemento fotoelectrico se genera una tension de corriente continua. Luz AnUlo de contacto Capade recubrirniento __ ~~~L- ____~~~ - Capa de barrera Selenlo Placa base + La aplicacion practica mas difundida de estos fotoelementos son los exposfmetros de camaras fotograficas. se desprenden electrones.1. Tambien son utilizados para funciones de control 0 regulacion electronicos.3. . AI ejercer una presi6n 0 tracci6n sabre un cristal. se recurre a la unidad del kilovoltio.1. 1 mV = 1 milivoltio 1 kV = 1000 V 1 kV = 103 V 1 mV = 0.. Si la presi6n y la tracci6n se alteman. se prcxJucen diferencias de cargas electricas entre deterrninadas superficies del cristaI." !nterruptor + Fuente de la comente Unidad receptora 3. EI voltfmetro siempre es conectado en paralelo en relaci6n con la fuente 0 la unidad receptora. Como ya se mencion6 antes. ... la tensi6n es expresada en vollies. Tracci6n 0 presi6n (x)Piezo (griego) = presi6n Ejemplos de aplicaci6n practica: Micr6fono de cristales. 1kV = 1 kilovoltio La unidad aplicada para tensiones muy bajas es eI milivoltio.. Si se mide una tensi6n de co mente contfnua tiene que ponerse cuidado en no confundir los poIos. .5 Generaci6n de tensi6n electrica por deformaci6n de cristales ( (x)piezo-electricidad) . La tensi6n resultante puede tornarse en superficies conductoras. fonocaptor de cristales para tocadiscos.001 V 1 mV = 10-3 V Para medir la tensi6n electrica se recurre a un voltfmetro (medidor de tensi6n electrica). sera . la tensi6n de la comente electrica a1terna. Si las tensiones son altas.. 2 Corriente eh!ctrica Sabemos que la tensi6n electrica es una caracteristica que distingue. Unklad consumidora Direcci6n tacnica de Ia corriente Deficiencia de electrones .. Cuando en la fisica aun no se habran estudiado los electrones. La direcci6n del movimiento de los portadores de carga positiva es de polo positivo a polo negativo. resistencia de la unidad consumidora). ee eee aa Intenuptor F1ujo de electrones . corriente . No obstante. . Para que pueda fluir una corriente electrica es necesario crear un circuito compuesto de las siguientes partes: fuente. aparte de los portadores de carga negativa tambien hay portadores de carga posit iva. La corriente de los electrones se entrenta a diversas resistencias en un circuito (resistencia del conductor. la magnitud de la corriente electrica es determinada por eI valor de la resistencia y por la tensi6n electrica. cables.3. + Fuente de la. En consecuencia. Este es la direcci6n en la que se desplazan los electrones. interruptor y unidad consumidora. se supuso que la direcci6n de la corriente era determinada por los portadores de carga positiva. Excedente de electrones Los electrones se desplazan del polo negativo hacia el polo positivo cuando se cierra el circuito. por ejemplo a una pila. por ejemplo en un acumulador. 1A 1 kA = 1000 rnA 1000 A Para medir la corriente electrica se utilizan amperfmetros. consumidora Amperfmetro EI amperfmetro debera conectarse en serie en relaci6n con la unidad consumidora. (x) Ampere: Maternatico y ffsico frances 1nS-1836 Interrupter + Fuente Unidad . r:n .La corriente electrica es expresada en amperios(x) (A) (sfmbolo en la f6rmula = I). La corriente electrica es de diversos tipos y tiene varios efectos que son detallados en las tablas incluidas en las siguientes paginas. .2.1 npos de corriente electrica Denominaci6n Tipos de corriente Corriente contfnua Sfmbolo: Aplicaciones {ejemplos) Elemento Baterfa Corriente Tiempo Corriente continua es una corriente electrica siempre en el mismo sentido y con una intensidad constante a 10 largo del tiempo. Corriente mixta srmbolo: Corriente Tiempo Comente mixta es una comente electrica que combina una parte de corriente continua y otra de corriente alterna.3. Re6stato Dinamo de bicicleta Corriente alterna Sfmbolo: Corriente Corriente alterna es una comente electrica que cambia constantemente de sentido y de intensidad. _:.Denominaci6n Figura Manifestaci6n Ejemplos Siempre Estufa Calefacci6n 0.2 Efectos de Ia corriente electrica ._:._:_: ~ I~-=--=-=-=-=--~ Corriente en Ifquidos conductores Proceso de carga y descarga de acumuladores 3.2.0 que no siempre es deseable) (calentamiento Efecto termico Lampara calefactora del conductor) Efecto magnetico Reles (cuando circula Conta ctores corri~~e par Electroirnan conductores) Efecto luminoso Siempre g) Corriente en gases Filamento luminoso r::--' ~ Lampara de efluvios Lampara fluorescente Bombilla ~ t· ~ Efecto qufmico -:11~_7-:-_:'_::: :. Los cuerpos hurnanos y anirnales son conductores electricos. provoca una as( lIarnada ''fibrilaci6n cardfaca". La corriente electrica puede causar quemaduras y espasmos musculares. 10 que puede tener como consecuencia un paro cardfaco e interrupci6n de la respiraci6n.3. E110 significa que en la practica tienen que acatarse las normas de seguridad correspondientes para evitar accidentes. Efecto de la corriente en eI cuerpo humano 0.3 Peligros de la corriente electrica Las corrientes de mas de 50 rnA (0.3 rnA Ifmite de detecci6n 1 rnA susto 10 rnA espasmo muscular 30 rnA perdida del conocimiento 50 rnA fibrilaci6n cardfaca (muerte) . Si la corriente fluye a traves del coraz6n.05 A) pueden causar la muerte de seres hurnanos si son conducidas a traves del coraz6n. par 10 que su conductancia es buena. La unidad de la resistencia es eI ohm (x) (sfmbolo de la unidad: 0) (sfmbolo en f6rmuJas: R).--­ -==~ ~~--:. la plata. de tres facto res que influyen la comente electrica. un conductor de gran resistencia tiene una mala conductancia. pues. En ese caso se aplica eI concepto de buena conductancia.Para transportar la energfa hacia la unidad consumidora. 3. Un conductor de poca resistencia es un buen conductor de comente e1emrica..1845 Insistiendo en la comparaci6n con un circuito hidniuJico.1 Resistencia de cuerpos conductores . 3.=.4 Resistencia electrica Se trata. (x) Ohm: Ffsico aleman 1787 . La resistencia es mayor cuanto menor es eI diametro y mayor es la longltud del conductor. tiene que conducirse la corriente electrica desde eI generador hacia la unidad consumidora a traves de un sistema de conductos Ofneas de comente). Electrones Agua e ---. En los conductos electricos se observan procesos similares.4. Comente de ag~ Comente de e1ectrones Diversos materiales de dimensiones identicas ofrecen resistencias diferentes a la comente electrica.:=-:=-=-. podemos constatar que la resistencia yarra en funci6n del diametro y la longltud de la tuberfa par la que fluye el caudal de agua. EI oro. eI cobre y eI a1uminio tienen un valor de resistencia bajo. Y viceversa. En la practica sena ideal contar con un material de una resistencia infinita. etc.14 Manganina 2.. p~rce/ana.2 Resistencia de las unidades consumidoras Esta resistencia depende del rendimiento de la unidad conumidora.3 Resistencia del aislamiento aparatos calefactores bombillas 20 hasta 200 0 40 hasta 6000 0 Para aislar los conductores se utilizen materiales de mala conductancia." 0.. la energfa electrica es transformada en calor total mente (por ejemplo tratandose de aparatos calefactores) 0 parcial mente (por ejemplo.13 Niquelina 2.3 0..7 0. betun. motores). K (kappa) y la resistencia En la tabla se incluyen algunos materiales conductores y aislantes. cart6n. En la tabla de esta pagina se indican la conductancia y la resistencia especffica de conductores electricos.4. goma. (rho). aceite. En este tipo de resistencia. PVC. baquelita. ej. 3.5 0. 10 que sin embargo no es posible.5 Cromo-Nrquel 1 1 Aluminio Materiales aislantes . La conductancia es expresada con la letra griega especffica con .028 0.016 0.3.062 .43 Constantan 2 0. Algunos valores indicativos: p. Conductancia y resistencia especffica Material Materiales conduc­ tores Conductancia Resistencia especlfica m/O mm 2 Omm2/m Plata 60 Cobre Cinc 56 35 16 0....4. Valores satisfactorios de aislamiento En aparatos de baja tensi6n En aparatos de alta tensi6n 5000000 10000000 0 Materiales aislantes Vicino.017 Hierro 7. Cual es la resistencia de la unidad consumidora? U = 220V 1=10 R= U = 220 = 22 10 R=? Q Una taladradora eh~ctrica consume 2.58 V g2Q.73 A. Algunos ejemplos de calculos: Una bombilla para U = 220 V R = 500 Q incognita: I (intensidad de la corriente) l. la resistencia es de 80. 80.8 Q. La ley de Ohm . corriente 3.Que tension debera aplicarse para esta maquina? U= I· R·I U = 2. Segun la ley de Ohm.Entretanto estamos familiarizados con los tres conceptos de tension. la corriente disminuye correspondientemente en la misma proporcion. Si aumenta la tension 0 disminuye la resistencia. Estas tres magnitudes estan relacionadas entre sf en un circuito. si disminuye la tension 0 aumenta la resistencia.Y Ademas. la ley de Ohm tam bien indica 10 siguiente: Si aumenta la resistencia R y se mantiene constante la tension U.73 . la intensidad I disminuye proporcionalmente..Cuanta corriente consume la bombilla? 1= U R 220 = 500 = 0.8 = 220.45 A Una estufa para 220 V de tension elect rica consume 10 A. l. de una manera determinada .5 y resistencia. la corriente aumenta en la misma proporcion. l. en un circuito electrico la intensidad de la corriente aumenta en la misma proporcion que la tension. 100 Ua 28 R3= -1.= 200Q 1 0. En consecuencia.100 R2= - U2 25 = -I 0.100 = 250Q 280 Q Este calculo nos indica 10 siguiente: Si la tensi6n y la resistencia aumentan en la misma proporci6n. la intensidad de la corriente no varia. Ejemplo Un aparato electrico tiene que ser alimentado con una intensidad invariable de 100 rnA a pesar de que la tension oscila entre U1 =2OV. R1= - U1 20 = .= 0..Ejemplo Tension constante U = 220 V Resistencia R1 50 Q. . U2 = 25V Y U3 = 28V. R2 100 Q. Ra 150 Q Inc6gnita: I 1= - U 220 = R1 50 = 44A ' 220 U 1=-=-=22A R2 100 ' U 220 1=-=-=22A Ra 150 ' En muchos aparatos electricos es necesario que se mantenga contante la intensidad de la corriente aunque cambie la tensi6n 0 la resistencia. deberan hallarse las resistencias que mantengan invariable fa intensidad. EI agua que cae p~r el tubo actua sobre las paletas de una turbina. la potencia. Si en vez de una bomba se recurre a una turbina. No obstante. la potencia electrica se obtiene segun la siguiente ecuacion: potencia = tension . (caballo vapor). la tension y los tipos de proteccion. Un ejemplo en este sentido serfa una central hidraulica.36 CV 3.6 Potencia electrica . intensidad La potencia electrica se expresa en vatios. La potencia mecanica se expresaba antes en C. el que a su vez acciona un generador. entonces puede transformar se la energfa cinetica de la corriente de agua en un movimiento giratorio (molino de agua). entre otros. constatamos que una bomba se encarga de transportar un caudal determinado a traves de la red de tuberfas. Tratandose de corriente contfnua. Ello significa que se produce un proceso de transformacion de energfa mecanica en energfa electrica. La denominaci6n proviene del cientffico ingles James WATT 1736 . Todos los aparatos electricos estan provistos de una placa 0 etiqueta de identificacion.V. 1 W = 1000mW 1000 W = 1 kW 1CV= 736W 1 kW = 1.1819. en la que se indican. Este movimiento es transmitido por un eje.Tal como observaramos en la corriente de agua. La potencia de la central hidraulica depende de la cantidad de agua y de su presi6n. la norma establece desde el ano 1978 que la potencia de los motores (incluyendo los de los automoviles) tiene que expresarse en kW. la intensidad. 2 kW Una calculadora de boIsilio esta prevista para U=3V Y consume I=O. I 3.3. La direcci6n de Ia corriente en eI conductor define la direcci6n de las Ifneas de fuerza. 0.7 Algunos c6lculos a modo de ejemplo F6rmula para calcular la patencia p = U·I P = 12. se basan en eI rnagnetismo electrico. EI electrornagnetismo es influenciado par 3 fundamentos: 1.00011 A = 0. tCuBI es la potencia total del aparato? P = U . 2. usados con frecuencia en la practica.8 Magnetismo = 3 V . R o Ejemplo U2 P=R Una estufa esta prevista para 220 V Y consume lOA. Todo conductor por eI que fluye una corriente electrica crea un campo rnagnetico.OOOllA tOue potencia consume la calculadora? P = U . I Ejemplo = 220 V . 10 A = 2200 W = 2. La intensidad de la corriente en eI conductor define la intensidad del campo rnagnetico.00033 W EI rnagnetismo es un efecto esencial e importante de la corriente electrica. Campos magneticos de conductores Uneas de fuerza Corriente electrica entra Corriente electrica sale . EI funcionamiento de los reles y de los contactos electrornagneticos. 3. eI valor y eI sentido del campo rnagnetico no varfan. Cada una de las espiras crea Ifneas de fuerza circulares dispuestas en serie. se forma un campo magnetico. tambien se crea un campo rnagnetico. La direcci6n de las Ifneas de fuerza puede deterrninarse por la "regia del sacacorchos". por la que fluye una corriente electrica. por ejemplo. se otiene una bobina con una cantidad deterrninada de espiras. Si la corriente que circula por eI conductor es alterna. en este caso dicho campo cambia constantemente de valor y de sentido. Direcci6n de las Ifneas de fuerza . por 10 que es denominado campo magnetico altemante. su sentido de giro coincide con eI de las Ifneas de fuerza. Enrollando un hilo conductor en forma de espiral. procurando la funci6n conmutadora de reles y de contactos electrornagneticos. AI hacer avanzar eI sacacorchos en sentido contrario a la corriente de electrones. Tratandose de corriente contrnua.En una bobina. Sin embargo. Este campo rnagnetico puede actuar sobre otras unidades tecnicas. .242· 1018 electrones . par 10 que ambas placas tienen cargas electricas opuestas. EI sfmbolo de la unidad es C (Culombios)(x). F1ujo de electrones u Piacas conductoras AI cerrar eI interruptor ftuye brevemente una comente de carga. Interruptor + + .. + +~---I+ ---. Q = carga I = corriente t = tiempa (x) (xx) "7n lC = lAs = lA· 18 Charles Coulomb: Ingeniero frances 1736 . + Carga elSctrica + + .... Un condensador tiene la carga de 1C(xx) si ftuye una carga de 1 amperio en ellapso de 1 segundo.3.9 EI condensador EI condensador est! compuesto par dos placas conductoras separadas por una capa aislante lIamada "dielectrico".1806 1C correspande a 6.. La unidad de la carga electrica es eI amperio-segundo (As).. doble. Dielectrico Interruptor _ ".) = electricidad Michael Faraday: Ffsico ingles 1791 . Esta unidad es denominada faradio(xx) y su sfmbolo es F. La constante dielectrica es una constante del material aislante.) = dos..­ +~ - +++ ++ +++ +++ . Eo (xl (xx) (xxx) = constante dielectrica del vacfo er = valor dielectrico del material E = con stante dielectrica diOat. Dicha constante es de E(XXX) (epsilon) = 0.1867 E = epsilon: letra griega . La constante dielectrica se calcula multiplicando la constante dielectrica del vacfo (Eo) con eI valor dielectrico del material aislante (er). La unidad de la capacidad es eI amperio­ segundo por voltio (AsN). EI aislante (dielectricO(xl) provoca una condensaci6n de la carga electrica sobre las placas. se reduce la tension entre las dos placas.885 . La carga de un condensador au menta cuanto mayor sea su capacidad y cuanto mayor sea la tension.Si entre las dos placas se caleca una capa aislante.J. Q C U = carga = capacidad = tension Q = C·U EI valor dielectrico de un material aislante indica cuantas veces es superior la capacidad de un condensador si en vez de usar aire como dielectrico se utiliza un material aislante. 1011 AsNm para eI espacio vacfo (y tambien para eI aire). electricumOat.----~+++ carga electrica ++ ++ +++ +++ u E1ectrones - Placas 0 annaduras EI condensador es capaz de almacenar carga electrica. . .. superficie de las placas Distancia entre placas Un condensador de placas esta compuesto de dos placas que tienen una superficie de 300cm2 cada una. de la distancia entre dichas placas y del valor dielectrico tr del material aislante! c= Ejemplo de caJcuio f.•. 300 0. l.r b) porcelana con un valor dielectrico de f.F = 10-6 F 1 Nanofaradio = 1 nF = 10-9 F 1 Picofaradio = 1 pF = 10-12 F ... La distancia entre las p1acas es de 3mm.3 = 159. 6 . 4 .0885 .. 6 4 10 . 2.3 = 531 1 Microfaradio = 1 JJ.3 = 354 pF b) c= 0.4 4 Aceite para transformadores Cart6n Porcelana Papel de celulosa Ceramica 5 . 300 0..0885 .3 pF .Que capacidad tiene eI condensador si eI material aisJante es a) cart6n con un valor dielectrico de f.2 0.r Soluci6n 4 6? a) c= 0.' A Capacidad d = Epsil6n.1 . 50000 La capacidad de un condensador depende de la superficie de las placas cargadas.Valor dielectrico de algunos materiales aislantes 2."" = = 0..3 = 106. EI condensador vuelve a descargarse a traves de la resistencia si eI interruptor se pone en posicion 2.:p_to_r-{=::J__R_es-.1 EI condensador en corriente continua . EI tiempo de carga y descarga sera tanto mayor. EI condensador cargado bloquea el paso de la comente continua. Solo entonces se ilumina la lampara.Si se conecta un condensador a comente contfnua. fluye una comente de carga. 3."B_nc_ia-. cuanto mayores sean la resistencia y la capacidad. primero se carga el condensador a traves de la resistencia.9. Posici6n <D + 0-­ Inte.--rTU--.ist". A u c Unidad consumidora Poniendo eI interruptor en la posicion 1. En eI condensador ideal.2 EI condensador en corriente alterna Un condensador conectado a un generador de corriente altema cambia continuamente de polaridad.9. ' . de potencia que devuelve" al generador cuando descarga este campo electrico. ! . primero es necesario cargarlo.3. En eI condensador ideal solo hay potencia ciega La corriente es maxima si la tensi6n es igual a cer~. Esta potencia fluctuante entre el conderisador y eI generador es calificada de "potencia· ciega". EI condensador actOa como resistencia en eI circuito de corriente altema. Para crear eI campo electrico requiere. La carga de las ptacas altema entre positiva y negativa. Ello significa que para que un condensador tenga tensi6n. la corriente se adelante a la tensi6n en 9OoKW. Capitulo 4 Elementos electricos y electroneumaticos . No obstante. es necesario que el experto en mandos conozca los elementos eh~ctricos mas difundidos e importantes (construccion. para el procesamiento de las mismas y para su conversion. funcion. para efectuar una instalaci6n correctamente y para detectar sin tardanza algun fall 0. Estos elementos constructivos son incluidos. . como sfmbolos en los esquemas de distribucion. aplicacion). a modo de simplificacion y en aras de una mayor claridad. En consecuencia. En este capftulo se ofrecen explicaciones en torno a los elementos constructivos para la entrada de senates. De este modo se facilita el montaje y el mantenimiento de los sistemas.La energfa ehktrica (energfa de control 0 de trabajo) es puesta. no es suficiente solo entender el significado de los srmbolos en los esquemas de distribucion. procesada y transmitida mediante determinados elementos. EI accionamiento de estos elementos puede ser manual. Si un equipo es controlado mediante conmutaci6n de contactos electricos. en caso contrario. se tratarfa de rnandos sin contactos 0 mandos electronicos. mecanico 0 a distancia (energfa de mando electrica.m-i-ent-~"'~ Contacto normal mente cerrado Accionamiento Contacto conmutador - Accionamiento EJ contacto conmutador es. Los retenidos (interruptores 0 conmutadores) ocupan un determinado estado cuando son accionados y 10 mantienen sin que sea necesario seguir accionandolos.1 Elementos de entradas de senales ehictricas . Interruptor normal mente abierto ~ ACciOna. entonces se trata de un mando por contactos. Los elementos se clasifican por su funci6n en contactos normal mente abiertos. neumatica). una combinaci6n de un contacto normal mente abierto y otro norrnalmente cerrado. en realidad. Solo si son accionados nuevamente regresan a su posicion inicial. Por 10 general. se diferencia entre interruptores con y sin retencion. contactos normal mente cerrados y contactos conmutadores. En posici6n inactiva. Los interruptores sin retencion (pulsadores de tecla 0 bot6n) ocupan un determinado estado cuando son accionados y 10 mantienen hasta que dejan de ser accionados y vuelven a su posicion inicial. este interruptor solo tiene contacto con una conexi6n. Adernas. estos elementos disponen de un sistema de bloqueo mecanico. 4.Estos elementos tienen la finalidad de permitir la entrada de senales electricas provenientes de diversas partes de un mando (equipo) con diversos tipos y tiempos de accionamiento. Tal elemento puede ser un pulsador que ocupa una posicion de conmutacion determinada mientras que es activado.1 Elementos sin retencion Para que una maquina 0 equipo se ponga en marcha. EI interruptor vuelve a su posicion normal por accion del muelle cuando cesa la fuerza sobre el pulsador. EI circuito electrico se cierra 0 abre correspondientemente. es necesario contar con un elemento que emita una senal.4. conml.1. eI elemento contactor actWl en contra de un muelle.lfacioo Muelle 13 E• l lnt~~or 4 nOI'I'naImente abierto E- 1 ( Interruptor normal mente 2cenado Las figuras muestran las dos versiones: una con contacto normalmente abierto y otra con contacto normal mente cerrado. AI accionarse el pulsador. . el cual se encarga de juntar (interruptor normal mente abierto) 0 de separar (interruptor norrnalmente cerrado) los contactos. Tipo de accionamlento (pulsador) cOnexiones --~ Elemento de . incluyendo versiones con varios contactos. ya sea un contacto normal mente abierto. Muchos de los pulsadores que estan a la venta incluyen tambien un testigo.Tipo de acclonamiento (pulsador) Conexl6n (normafmente. . AI soltar el pulsador. como por ejemplo dos normal mente abiertos y dos normal mente cerrados 0 tres y uno de ellos respectivamente. . ademas se recurre a ellos cuando por razones de seguridad es recomendable mantener pulsado eI contacto durante eI funcio­ namiento de una maquina En cada caso debera elegirse el tipo mas apropiado. La industria electrica ofrece diversos tipos de pulsadores en el mercado. Los pulsadores son utilizados para iniciar un cicio de trabajo 0 una secuencia de trabajo mediante una senal. el muelle 10 vuelve a colocar en su posici6n inicial. con 10 que se cierra eI segundo circuito electrico. uno normal mente cerrado o uno que combine las dos funciones. cenada) Elementos de conmutaci6n Conexi6n (normal mente abierta) 2 4 ~I La figura muestra la combinaci6n de un contacto normal mente cerrado y otro normalmente abierto incorporados en un solo cuerpo. Accionando eI pulsador se abre el contacto normal mente cerrado interrumpiendo eI circuito e1ectrico mientras que el contacto normal mente abierto se cierra. si se opta por una identificacion mediante colores. mantienen su posicion por efecto mecanico cuando son accionados. La ubicacion de los botones pulsadores Si los botones estan uno al lado del otro. en este caso el de desactiva­ cion.2 Interruptores con retenci6n Los interruptores con retencion. No obstante. La identi­ ficacion de interruptores 0 conmutadores de boton pulsador se rige por la norma DIN 43 605 y.1. Solo volviendolos a accionar desbloquean su posicion y vuelven a su estado inicial. Si los botones estan uno sobre el otro. como el de boton por ejemplo. el de desactivacion siempre se encuentra a la izquierda. o I ~ ~ I~ o~ La norma no preve una identificacion de los botones mediante colores. ademas. el de desactivacion siempre esta abajo. siempre es de color rojo. OFF Estos sfmbolos pueden estar ubicados junto a los botones 0 sobre ellos.4. AUS ION. . Accionamiento ACTIVACION DESACTIVACION I (raya) o (cfrculo) o bien la identificacion puede ser EIN. el boton que debera accionarse en un caso de emergencia. su montaje esta definido. Los elementos generadores de senales electricas pueden tener las mas diversas formas de accionamiento.. Por ejemplo. por 10 general de accionamiento manual ~l Interruptor normalmente abierto. \ Interruptor de posiciones normalmen­ te cerrado. conmutador de balancen (enclavamiento) Contacto abierto I Contacto cerrado Interruptor norma/mente abierto. accionado por presi6n manual . accionamiento manual gi­ rando sembolos de interruptores manuales segun DIN 40713 . accionamiento manual ti­ rando Interruptor de posiciones norrnalmen­ te abierto. TraUindose de contactos de ruptura brusca. los interruptores de final de carrera tienen un sistema alternador. Los interruptores de final de carrera tambien pueden clasificarse segun la entrada de la serial en contacto lento 0 contacto de ruptura brusca. especial mente en 10 que sa refiere al lInguio de accionamiento y a la sobrecarrera. Los interruptores de final de carrera pueden ser accionados por piezas fijas. Interruptor de final de carrera normal mente abierto accionado por palanca con radillo. puesto que eI interruptor conmuta bruscamente en un punto determinado.1. En su version normal. \ &\ .4. los criterios son eI esfuerzo mecanico.3Interruptores mecanicos de final de carrera Sfmbolos para conmutadores mecanicos Estos interruptores permiten consultar determinadas posiciones finales de partes de maquinas 0 de otros elementos de trabajo. los contactos abren 0 cierran a la misma velocidad que funciona Ia unidad de trabajo (este sistema es apropiado para bajas velocidades de accionamiento). AI efectuar eI montaje y durante eI uso de los interruptores de final de carrera deberan acatarse las indicaciones hechas por eI fabricante. Interruptor de final de carrera normal mente abierto accionado por balancin. como son por ejempJo taques 0 palancas con radii/os. la seguridad del contacto y la exactitud del punto de conmutacion. AI elegir este tipo de emisores de selia/es. En eI caso de los interruptores lentos. Las versiones especiales pueden estar provistas de otras combinaciones de contactos. la velocidad de accionamiento no es tomada en cuenta. Camisa de cilindro (aJuminio. humedad). especial mente en caso de numerosos procesos de conmutaci6n.4 Detectores de proximi­ dad segun el principio Reed . lat6n. Las conexiones electricas tambien estan fundidas en el bloque de resina.Un detector de proximidad esta compuesto de un contacto reed fundido en un bloque de resina sinUrtica. Los detectores de proximidad ofrecen multiples ventajas. Asimismo. plastico) lman permanente LengOetas de contacto lman permanente 4. Este contacto cierra cuando se acerca a un campo magnetico (par ejemplo. Un diodo luminoso indica el estado de conmutaci6n.1. arena. En estado de excitaci6n se ilumina el diodo amarillo. tambien se aplican si el espacio es demasiado reducido para el montaje de interruptores mecanicos o si las condiciones del medio ambiente asf 10 exigen (polvo. un campo magnetico permanente en el embolo de un cilindro) y emite una senal electrica. por ejemplo. Asimismo tambien debera tomarse en cuenta que no todos los cilindros son apropiados para que se coloque sobre ellos un detector de proximidad sin contacto.Observacion Es recomendable no instalar cilindros con detectores de proximidad magneticos en las cercanlas de campos magneticos fuertes (como los que son originados. por maquinas de soldadura por resistencia).SA Tension max. de conmutacion 220 V Picos de tension max. SOO Hz Tiempo de conmutacion = 2ms Proteccion segun DIN 400 50 JP66 Margen de temperatura - 24 W 30 Va 20°C hasta + 60°C + 10°C hasta + 120°C . mediante campo magnetico Capacidad max. de conmutacion l. Medio Campo magnetico Construccion Emisor de seriales electricas para indicacion de posicion sin contacto.1 mm max. A continuacion se indican los valores y parametros caracterlsticos de un detector de proximidad accionado por efecto de campos magneticos. SOOV Resistencia 100 Q Exactitud reproducible Frecuencia ± 0. de conmutacion corriente continua tension alterna Intensidad max. Estos elementos estan compuestos de una parte sensora y de otra que procesa las senales.1. • La humedad y la temperatura ambiente suelen influir ligeramente en la dis­ tancia de respuesta. es ne­ cesario acatar una distancia minima entre ellos. Asimismo. 10 que significa que conmutan por aproximacion silenciosamente. Los detectores inductivos son menos sensibles a estos factores. sin desgaste de contactos y sin fuerza de accionamiento.5 Detectores de proximi­ dad inductivos Los elementos accionados sin contacto se usan cada vez mas frecuentemente Generalidades y delimitacion en la tecnica de mandos. • Determinados tipos de detectores de proximidad solo reaccionan frente a materiales metaJicos. • La distancia de conmutacion (es decir. sin rebotar y sin efecto retroactivo. de­ finidas por los fabricantes. • Deberan acatarse tambian determinadas prescripciones para eI montaje. Estas prescripciones son importantes especial­ mente en aquellos casos en los que los detectores son montados a ras 0 empotrados. Si la parte procesadora de seliales produce senales binarias. entonces se trata de detectores de proximidad 0 iniciadores.4. . Los interruptores de final de carrera electronicos (detectores de proximidad) funcionan sin contacto directo. debera tomarse en cuenta 10 siguiente: • Los detectores de proximidad tienen que ser alimentados con corriente electrica (para 10 que suele recurrirse al circuito de comente del mando). la distancia de respuesta del detec­ tor) depende del material del objeto que se "aproxima" al detector. tambian estan muy difundidos los sensores que generan senales analogicas para la determinacion analogica de val ores de medicion. Los detectores de proximidad sin contacto son utilizados preferentemente en los siguientes casos: • • • • • si no se dispone de fuerza para el accionamiento si es necesario contar con una vida utn larga si en eI sistema se producen fuertes vibraciones 0 trepidaciones si las condiciones del medio ambiente son dificiles si son necesarias altas frecuencias de conmutacion No obstante. • Los detectores varian segun se trate de circuitos de corriente contfnua 0 alterna. • Dado que los detectores pueden provocar interferencias reciprocas. Cuerpo ..\ ' .-. Campo magnetico de un transmisor inductivo Si en un transmisor inductivo se aplica una tensi6n. Ie sustrae energfa al oscilador.. .. ..Funcionamiento ""­ .J I Banderola Oscilador Disparador Ampiificador Rele los detectores de proximidad inductivos solo reaccionan frente a objetos metalicos Tipos constructivos los detectores de proximidad pueden estar concebidos para corriente alterna o continua segun la aplicaci6n respectiva. Si un objeto metalico penetra en esta zona de conmutaci6n..-. r-------. Este proceso tiene un efecto amortiguador sobre la amplitud de las oscilaciones libres.". ~... " " . . el oscilador produce un campo magnetico de alta frecuencia mediante una bobina oscilante. por 10 que se emite una senal mediante una etapa disparadora. Este campo es la zona de conmutaci6n activa. . -. - I I - """+ ________.. I . ..-~ '" INC 1 - """+ Los deteetores de proximidad estan concebidos para tensiones de trabajo de 20 V hasta 250 V.. I I I AZUL 0­ I . -.0­ MARRON ~LANCO ~ e-P...~ AZUL t - . Versi6n de corriente contfnua Los detectores de proximidad para corriente continua tienen un iniciador que registra la variaci6n de las amplitudes del oscilador cuando son amortiguadas por un metal. 1..t"\. provistos adieionalmente de un tiristor....-"-..NEGRO. AZUL I~~~~----------<l~ I I ("VI .. I MARRON" __.­ t 1 L_'_. se trata de una versi6n bifilar.-J. Dicho inieiador aetiva asimismo un amplificador a transistores que tambien se eneuentra en el detector.. . En eonseeueneia..1 \ L---o - ­ _ I. el ampfificador. 1--' 07 Versi6n de eorriente alterna . I • '" --... MARRON .F---------. por su parte.Los detectores de proximidad estan concebidos para tensiones de trabajo de aproximadamente 10 V hasta 30 V... actUa sobre un rele 0 eontaetor electromagnetieo. ._. . Los deteetores de proximidad para corriente alterna..lNO •'--.. permiten eoneetar directamente la eorriente alterna y aeoplar en serie el reJe respeetivo. Estos transmisores poseen por 10 menos 3 eonexiones y con freeuencia tienen 4 (eonexiones tri 0 tetrafilares). 6 Detectores de proximi­ dad capacitivos Los detectores de proximidad inductivos son capaces de sustituir facilmente a los interruptores mecanicos de final de carrera. No es necesario que se produzca un contacto directo. la teoria y las aplicaciones practicas de los detectores de proximidad capacitivos son mucho mas complicadas. tratandose de sensores capacitivos normales. el oscilador no esta activo constantemente. a traves de revestimientos aislantes de los sensores). Superficie activa del sensor AI igual que los iniciadores inductivos. basta con acercar el medio que debera ser detectado a la superficie activa del sensor. Si se acerca un objeto metalico 0 no metalico a la superficie activa del sensor. EI medio en cuestion debera alcanzarse tanto mas. segun la version. Los medios que dispongan de una constante dielectrica grande (agua. debiendose tener en cuenta muchas diferencias mas.1. aunque sus aplicaciones y su montaje exigen ciertos conocimientos tecnicos. Los metales tienen las mismas caracterfsticas que los medios con constantes dielectricas elevadas. Los pasos consecuentes son iguales a los de los sensores inductivos. aumenta la capacidad electrica entre la conexion con tierra y dicha superficie activa. cemento) pueden ser detectados a traves de capas delgadas (por ejemplo. el cual suele tener una sensibilidad regulable. las salidas funcionan con in­ terruptores normal mente abiertos. Para que funcionen debidamente. cuan­ to menor sea su constante dielectrica. normalmente cerrados 0 con una combinacion de los dos.4. Cuando se rebasa determinado valor. Por otro lado. En consecuencia. los detectores de proximidad capacitivos tambien funcionan con un oscilador. es absolutamente indispensable que se tengan conocimientos precisos sobre su funcionamiento y sobre las prescripciones para su montaje. Para que responda el iniciador. Las oscilaciones son evaluadas p~r un amplificador. 00 . Los fallos de conmutacion pueden producirse especial mente por humedad en la superficie activa. entonces empieza a excitarse el oscilador. No obstante. Los sensores capacitivos tambien reaccionan si se les acercan materiales aislantes con una constante dielectrica superior a 1. Ademas pueden ser utilizados tam bien para el contaje de objetos metalicos y no metalicos. on . es necesario evitar dicho dep6sito de humedad sobre la superficie act iva del sensor mediante calefacci6n. ya que esta provocarfa su reacci6n. por razones climaticas. gasolina 0 agua. harina. de papel 0 de correas impulsoras. tales como aceite. irradiaci6n de calor o ventilaci6n con aire caliente. cemento. no se forme una pelfcula de humedad sobre el iniciador. para la detecci6n de orillos de cintas de plastico. son ideales para ser usados como detectores de niveles de dep6sitos que contienen granulados. Debera ponerse cuidado en que.Diagrama de bloques de un sensor capacitivo Cuerpo II o Oscilador Amplificador Disparador Reh~ Los detectores de proximidad inductivos s610 responden cuando se les aproximan objetos metalicos 0 de muy buena conducci6n ehktrica. En consecuencia. azucar. Los sensores inductivos son mucho menos sensibles a la humedad. Si es inevitable recurrir a sensores capacitivos a pesar de que existe el problema de la humedad. yeso 0 Ifquidos. .. Sensor 2 'Sensor 2 L .. N(Mpl Corriente a1tema + an Corriente a1terna + Sensor 1 I.1..4.---r-.---Jo-'""I--I Senso r 1 I Sensor 2 C::~=~*---. '----""-... Sensor I .. Sensar 2 Comente contrnua Comente continua r KI? . _ t .7 Conexi6n de los Conexi6n en sene sensores LIIRI Conexi6n en paralelo U(RI Sensor I L-_t---. o o Montaje de los detectores de proximidad a ras o ow Un detector de proximidad no puede montarse a ras si se tiene que mantener una zona libre para que los materiales que puedan interferir no incidan en los valores caracterfsticos del sensor. debera acatarse una distancia minima entre ellos de 3 x d de la superficie act iva.Montaje Se dice que los detectores estan montados a ras cuando su superficie activa esta aislada lateral mente. Para evitar interferencias. 3 x OW Ow Sn = Oistancia nominal de conmutaci6n (mm) OW = diametro del sensor (mm) Montaje de los detectores de proximidad empotrados . Si los detectores de proximidad son monta­ dos cara a cara. es necesario acatar las distancias que se indican a continuaci6n al efectuar un montaje en serie (OW = diametro del sensor). 10 cual puede realizarse mediante un cuerpo de metal o de plastico con un apantaliado interior. en consecuencia.. M14. habfan versiones cilfndricas de roscas M12.. Conmutar significa seleccionar entre dos estados de servlclo (activado 0 desactivado.. ofrecen las mismas desventajas: • • • • • • • Partes moviles Lentitud Desgaste Rebates al ser activados Ensuciamiento Sensibles a vibraciones Necesidad de fuerza mecanica 0 electromagnetica para funcionar Hace aproximadamente 20 alios aparecieron los detectores de proximidad sin contactos directos.-. Rapidamente surgieron muchas variantes segun especialidad y rama industrial. disminuir la gran cantidad de versiones diferentes. Todas las unidades de esta [ndole. ACTlVAOON ­ ----IN DESACTIVAOON ..t t. tz . Par ejemplo..... Con el transcurrir del tiempo mejoraron las versiones electronicas aparte de las mecanicas. M13.. EI interruptor ideal deberfa abrir 0 cerrar en un interval a de t2·t1 =0.. independientemente de su denominacion. 1 0 0).... M16 Y M18. es decir.. Entretanto el mercado se ha estabilizado y los usuarios han empezado a coordinarse entre sf para obtener cierta compatibilidad y. Durante mucho tiempo no fueron mas que una alternativa para los interruptores de final de carrera mecanicos puesto que a raiz de las pocas cantidades fabricadas eran sumamente costosos...Ventajas de los detectores de proximidad Los interruptores y conmutadores electricos accionados mecanicamente son tan antiguos como la electrotecnica misma. crear estados de tension 0 de corriente digitales. Conmutaci6n segura bajo con­ diciones adversas . La causa mas frecuente de los fallos de los sistemas mecanicos. es decir. IN 'CONEXION ­ I I . 10 que significa que son 1000 veces mas Ientos. Su tiempo de conmutaci6n es de milisegundos.t Dado que los detectores de proximidad sin contactos realizan los estados de abierto/cerrado mediante elementos semiconductores. I CONEXION ­ DESCONEXION '-----'--------""'---. circunstancia que puede provocar una detecci6n falsa de sefiales. Ademas. eI aumento de la corriente es contrnuo. I I DESCONEXION I tl tz t Los contactos mecanicos rebotan varias veces a gran velocidad hasta que permiten eI paso total de Ia corriente. eI ensuciamiento de los contactos y eI agarrotamiento de las piezas m6viles. a diferencia de 10 que sucede con los detectores mecanicos (en los que puede separarse eI muelle de contacto). mientras que los interruptores mecanicos producen puntos de inversi6n. es inexistente en los detectores sin contactos. no se producen interferencias ni por vibraciones fuertes (por ejemplo en cintas de transporte) ni tampoco por aceleraciones grandes.EI detector de proximidad electr6nico sin contacto directo ofrece una velocidad de conmutaci6n casi ideal (12-t1 par 10 general en microsegundos). al igual que todos los detectores de proximidad. Incluso los contact os de plata 0 de oro se desgastan. medicion de niveles de lIenado. 10 que implica interrupciones de la produccion con sus consecuentes costos. los interruptores de final de carrera mecanicos tienen una vida Util corta. La cantidad de 5000 conmutaciones por segundo no son ya ninguna excepcion (10 que corresponde a ca si 20 millones de conmutaciones por h~ra). EI detector de proximidad optico emite una luz cuya reflexion varia en funcion del material.1. 4. Si los procesos son rapidos.. Este tipo de detect ores funciona sin problemas a traves de cristales 0 Uquidos y.8 Detectores de proximidad 6pticoS EI iniciador opto-electronico reacciona sin contacto directo frente a todo tipo de materiales. OJ! . si reciben senales luminosas (por ejemplo fotodiodos 0 fototransistores) 0 si transforman seiiales luminosas en seiiales electricas (por ejemplo fotocelulas 0 fotoelementos). es insensible a las vibraciones. ceramica. Otras posibles aplicaciones son la deteccion de piezas de dimensiones muy pequenas. papel. estanco al agua y no se desgasta. De este modo es factible seleccionar materiales que producen reflexiones diferentes. La vida Util de los iniciadores sin contactos es determinada unicamente de la vida Uti! de sus elementos constructivos. etc. madera.Velocidad de conmutacion Los sensores sin contactos suelen emitir entre 30 hasta 100 veces mas impulsos por unidad de tiempo que los detectores mecanicos. plasticos. Ifquidos y metales. deteccion en zonas expuestas al peligro de explosion. por ejemplo). la que suele ser extremadamente larga. como por ejemplo vidrio. debiendoselos sustituir con frecuencia. Los m6dulos semiconductores son "opto-electronicos" si emiten senales luminosas (mediante diodos luminosos. Conmutaci6n exenta de desgastes Las piezas mecanicas m6viles se desgastan. laminas. Pueden distinguirse los siguientes tipos de detectores de proximidad 6pticos: a) Barreras de luz con emisor y receptor separados (BL emisor/receptor). Emisor-receptor . ljJ ~- -. ya que utilizan como "reflector" al objeto que detectan. estan compuestas de emisor y receptor incorporados en una sola caja. at igual que las anteriores.. i . aunque funcionan con distancias mas cortas que las barreras con reflector. compuestas de emisor y receptor incorporados en una sola caja. Objeto . y de un reflector. b) Barreras de reflexion.£" ~ Emisor-receptor Receptor c) Detectores de luz de reflexion.. la luz es captada por el fototransistor incorporado. Conectando un cable conductor de luz apropiado al detector de proximidad opto-electronico es facti­ ble. de modo que las ondas de luz diferentes no tienen influencia alguna. controlar el paso de materiales en lugares inaccesibles 0 en zonas de temperaturas altas (max. EI elemento de sincronizacion procesa la selial recibida y actua sobre la salida a traves de un amplificador.~ 0 . + 200°C). un elemento de sincronizacion (3) y por un amplificador (4). Si se produce una reflexion. 2 4 3 Rele ':1 --­ t 1 '. un fototransistor.' Cuerpo [> . . EI diodo luminoso emite centelleos de luz infrarroja. Se sobreentiende que tambien hay otras versiones.Funcionamiento de los detectores de luz de reflexion EI sensor esta constituido por un diodo luminoso (1). por ejemplo con fotodiodos en vez de fototransistores. El amplificador del receptor es selectivo (para luz infrarroja). por ejemplo. tiempos mfnimos de conmutaci6n Los reles son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca l-Que es un rele? energra.4. Construcci6n Bobina Inducido -+-----ifj Fig. Los reles son utilizados principal mente para el procesamiento de senales. es decir. Un rele A debe cumplir con determinados requisitos practicos: 4.2. Un rele puede ser descrito como un conmutador de rendimiento definido y accionado electromagneticamente.2 Elementos de procesamiento de senales eh~ctricas Antes. En la actualidad. los reles(x) eran utilizados principal mente como amplificadores en la tecnica de la telecomunicaci6n.1 Reles • Sin necesidad de mantenimiento • Elevadas frecuencias de conmutaci6n • Conmutaci6n de corrientes y tensiones muy pequenas y. relativa­ mente altas • Velocidad de trabajo alta. los reles son utilizados en maquinas y equipos como elementos de control y regulaci6n. 1 x) Relais (del frances) = antepuesto . tambien. . K2. tal como 10 demuestra claramente el sfmbolo. fluye una corriente que crea un campo magnetico que desplaza aI inducido hacia el nucleo de la bobina. Asimismo. Para simpliticar la lectura de los esquemas electricos.. La segunda cifra (en el ejemplo siempre 3/4) nos indica que se trata de contactos normal mente abiertos. . esta provisto de contactos mecanicos que pueden abrir 0 cerrar. se utilizan sfmbolos para los reles. K3 ._eLinducido vuelve a su posicion normal por accion de un muelle. 113 123 133 143 K1c::t--\--+--\ --~ ). por su parte. EI rele tiene cuatro contactos normal mente abiertos. AI interrumpirla. 2 Funcionamiento (en relacion con la fig. EI estado descrito se mantiene mientras este aplicada la tension.4 124 134 144 Los reles son denominados K1. tam bien se utilizan los numeros 13 23 33 43 14243444 La primera citra se refiere a la numeracion de los contactos. Las conexiones electricas (en la bobina) se lIaman Al y A2. 1) Conectando tension a la bobina. EI inducido.Muelle de reposicion Sobina Aislamiento Nucleo Contacto Fig. i.-. • Posibilidad de activar varios circuitos independientes entre sL • Presencia de una separacion galvanica entre el circuito del mando y el cir­ cuito principaL Todas estas propiedades positivas de los reles se cumplen efectivamente en la practica. los reles siguen teniendo gran importancia en el mercado por diversas razones. En la era de la electronica.4 )24 32 42 Si se necesitan contactos diferentes.C-' . Tambien en este caso se recurre a una numeracion correlativa y las cifras 1/2 nos indica que se trata de contactos normal mente cerrados. No obstante. por 10 que puede afirmarse que seguimn ocupando un lugar importante en la electrotecnica. Ventajas .1 '2 22 32 42 Este sfmbolo muestra un rele con cuatro contactos normal mente cerrados.1--.t t 1 K11 :::r-. se utilizan reles que tienen una combinacion de contactos normal mente abiertos y normal mente cerrados. • Facil adaptacion a diversas tensiones de trabajo • Insensibilidad termica frente al medio ambiente. eI rele tambien tiene desventajas. Los reles funcionan fiable­ mente a temperaturas entre 353 K (80°C) hasta 233 K (-40°C). 13 t' t 1 23 Kl~--\---\--­ 1 1 1. La identificacion por cifras es muy Uti! en la practica ya que facilita considerablemente la conexion de los reles. • Resistencia relativamente elevada entre los contactos de trabajo desconec­ tados. 12. 8-22 ms segun excitacion aprox. etc. p~r 10 que intentaremos establecer cualeS son las caracterfsticas de cada uno.60. Tiempo de respuesta Tiempo de desconexion Conmutaciones max aprox.240 V'" 3.4. Ruidos al conmutar. Velocidad de conmutacion limitada de 3 ms hasta 17 ms. tales como corriente. . de la bobina 3 W/3.48. max. Interferencias por suciedad (polvo) en los contactos.4 VA Vida Util mecanica 100 millones de conmutaciones Contactos 2 0 3 contactos alternantes Cap.0 .24. de conmutacion 200 V'" /6A de carga ohmica /2.16.220. 2-20 ms aprox.6.60. Potencia de trabajo 1.36.200 V Tension de comprobacion 2000 V'" et.110.12. conmutaciones. 15 por segundo Tensiones de trabajo 3.6.Desventajas • • • • • Desgaste de los contactos p~r arco voltaico u oxidacion.90. Necesidad de mas espacio que los transistores. tension.48.135.2.0 -1. potencia.36.24.5 W Carga max.8.2 W'" En la practica se utilizan tanto reles de corriente contfnua como de corriente alterna. Para elegir un rele se recurre a fichas tecnicas que incluyen todos los valores de importancia. sin embargo. la bobina genera una contratensi6n por inducci6n que actDa en contra de la tensi6n aplicada. t (tiempo) Dado que al desconectar aparatos inductivos desaparece el campo magnetico. la holgura restante no incide sobre el calentamiento. Esta circunstancia explica la atracci6n suave Qenta) del irnan. Para contrarrestar estos efectos.2 Bobinas de corriente continua EI nDcleo de una bobina de corriente continua siempre es de hierro dulce y masivo. con 10 que su estructura es sencilla y robusta. Cabe anotar. En consecuencia.c. las perdidas termicas dUrante eI funcionamiento son determinadas exclusivamente por la resistencia 6hmica de la bobina y por la intensidad L Ademas. puede incorporarse un "extintor de chispas". Paralelamente ala inducci6n L se acopla.2. por ejemplo. Desconexi6n de bobinas de corriente continua . que cualquier medida que tienda a extinguir chispas implica un mayor tiempo de desconexion.la estructura masiva del nDcleo de hierro ofrece una conductibilidad 6ptima para el campo magnetico.4. Ello significa que la tension creada por la desconexi6n puede significar un dano del aislamiento de la bobina 0 provocar una carga considerable en los contactos por eI efecto de arcos voltaicos. aumenta lentamente la corriente L AI crearse eI campo magnetico. una resistencia R que se encarga de descargar la energfa acumulada en el campo magnetico a causa de la desconexi6n. puede surgir una tensi6n autoinductiva muy superior a la tensi6n de la bobina. Construcci6n AI conectar la bobina. Conexion de bobinas de cor­ riente continua (Corriente) I v Figura: Ascenso de la corriente al conectar una bobina C. tiene la desventaja de retardar la deseonexion. Esta version puede utilizarse perfectamente.Conexiones diversas de paraehispas Figura: Extineion de ehispas s con resisteneia R u. Esta eonfiguraeion tiene la gran ventaja que si el rele tiene varios eontactos. No obstante. . Paralelamente al interruptor S se aeopla una resisteneia. Una resistencia dernasiado pequena inutilizaria al interruptor S. no as neeesario ineorporar en cada uno de ellos un paraehispas. siempre y euando el valor de la resisteneia no sea demasiado pequeno. 1___ Unidad RC Figura: Extineion de ehispas con resisteneia y eondensador sE Paralelamente a la bobina L se aeopla una resisteneia R y un eondensador C. + 0­ Figura: Extinci6n de chispas S con diodo. . at realizar esta conexi6n debera ponerse cuidado en que la poIaridad del diodo este fijada en direcci6n del bloqueo cuando eI contacto este cerrado.• • • • • • • Trabajo y conmutaci6n suaves Facil conexi6n Baja potencia de conexi6n Baja fuerza de retenci6n Vida Util mas larga que la versi6n de corriente alterna Silenciosa Ventajas • • • • Sobretensi6n at desconectar Necesidad de extinguir chispas Esfuerzo considerable para los contactos Necesidad de incluir un rectificador si solo se dispone de corriente alterna ­ Tiempos de conmutaci6n rnayores Oesventajas . UI ­ EI diodo esta acoplado paralelamente a la bobina L Sin embargo. de la resistencia R y de la inducci6n L. EI arco voMico que se produce al desconectar es menos peligroso que aqueJ que se produce en una bobina de c. De este modo se obtienen tiempos de conexi6n relativamente breves. Los picos de tensi6n que surgen aun asf. ya que se apaga en el paso cero de la corriente. Con eI fin de que dichas perdidas se mantengan en niveles minimos. La holgura entre et inducido y el nucleo tienen una influencia considerable sobre la magnitud de la corriente remanente I.a. pueden mantenerse en niveles mfnimos mediante una combinaci6n de resistencia y condensador. Figura: Corriente al conectar una bobina de c. Durante el fun­ cionamiento no deberfa haber holgura.. a pesar de ello. pero. las bobinas de c.a. (Corriente) 1 t t (tiempo) Desconexi6n de bobinas de c. La fuerza de tracci6n es relativamente grande en concordancia con el alto valor de la corriente I. tam bien se producen perdidas en el hierro.4. se calientan considerablemente.2.3 Bobinas de corriente aHerna Construcci6n EI inducido y la culata magnetica estan compuestos de chapas laminadas (capas de varias chapas delgadas). surge una fuerte corriente I en funci6n de la resistencia aparente Z (perdidas). Conexi6n de bobinas de corriente altema AI conectar una bob ina de c.a. Aparte de las perdidas que se producen en el bobinado de cobre. se recurre a un nucleo de chapas laminadas superpuestas.c.a. Estas perdidas son calificadas de perdidas por corrientes parasitarias y por histerisis. . La fuerza de traccion del rele se pierde porque la tension oscila entre los va­ lores maximos y el valor cero.• • • • Tiempos de conmutacion breves Gran fuerza de traccion Por 10 general no es necesaria una extincion de chispas No hay necesidad de un rectificador de c. se origina una corriente parasitaria en el nucleo de hierro que puede alcanzar valores bastante elevados. 2.c. en consecuencia es recomendable escoger el rele con et tipo de corriente adecuada recurriendo a las fichas tecnicas respectivas. En este caso. La induccion provoca una corriente parasitaria Oa inversion de la polaridad del campo magnetico genera corriente). Tal sustitucion podrla realizarse mediante el acoplamiento de una resistencia previa R 0 mediante una disminucion de la tension. Bobina de corriente contInua conectada a corriente altema 1. la resistencia R es el resultado de la resistencia del devanado mas la resistencia inductiva L AI conectar a corriente continua no se producirfa una resistencia inductiva. No obstante. por 10 que esta deberfa ser sustituida.por 10 que se produce un fuerte calentamiento. Ventajas • Considerables esfuerzos mecanicos • Mayor calentamiento si la holgura se mantiene a pesar de una elevada ab­ sorcion de corriente • Menos durabilidad (conmutaciones) • Cantidad limitada de conmutaciones en funcion de la carrera • Zumbido • Sensible a sobrecargas y a inhibiciones mecanicas Desventajas Dado que la corriente altern a cambia de direccion 100 veces por segundo si la frecuencia es de 50 Hz. Este calor puede causar danos al devanado. Bobina de corriente alterna conectada a corriente continua . dichas soluciones senan demasiado complicadas en la realidad practica. 5 mW. AI termino del estado de excitacion. el inducido actua sobre uno de los dos contactos en funcion de la direccion de la corriente. Construccion y funcionamiento Simbolo lman permanente LengOeta del rele r---~----~---' r=. 2. el inducido permanece en el contacto que ha activado. AI conectarse el rele.1 hasta 0. . el inducido conmuta al otro contacto. el inducido vuelve a su posicion inicial. AI ooncluir el estado de excitacion. AI producirse la excitacion del rele. La fuerza del campo rnagnetico aumenta cuando pasa corriente y el inducido conmuta al otro contacto. Posicion de reposo bilateral En estado de desconexion esta cerrado uno de los dos contactos. La potencia de respuesta de los reles polarizados es de aproximadamente 0.4.% ~ A~mo Pieza de electromecanico con dos posiciones hierro dulce . eI inducido siempre mantiene cerrado el mismo contacto. 1. 3. Cuando deja de excitarse el reh§. eI inducido se posiciona exactamente entre los dos contactos.2. Posicion de reposo unilateral Cuando no esta accionado eI rele.4 Reh!s polarizados Este tipo de reles es utilizado en aquellos casos en los que se dispone de poca potencia para la excitacion del rele. Posicion de reposo interme­ dia Si el rele no se encuentra en estado de excitacion.Pleza de hierro dulce EI muelle permite ajustar el inducido en tres posiciones de reposo diferentes. el inducido vuelve a su posicion de reposo intermedia. 5 Reles de impulsos de corriente t' 22 Se trata de un reh~ especial con mucho magnetismo residual.2. un inducido y contactos de conmutaci6n que pueden ser contactos normal mente cerrados 0 abiertos. admisible en el nucleo Max. Un impulso positiv~ excita el rele y 10 mantiene en ese estado por un tiempo indeterminado.Los reles de impulsos de corriente son contactores electromagneticos que mantienen su estado de conmutaci6n incluso cuando se les retira la energla (impulso de mando).4 1. Dicha permanencia del estado de conmutaci6n se obtiene mediante un bloqueo mecanico. pues. 1'3 4. Este tipo de reles se utiliza especialmente en las instalaciones electricas (por ejemplo. Los reles de adherencia pueden tambien mantener su estado de conmutaci6n si se interrumpe la red electrica. por 10 que su inducido mantiene su posici6n incluso despues de retirarse el impulso del mando.6 Reles con magnetismo residual (reles de adherencia) 123 K¢. K I iJ--v-\-1. +80°C 1n7 . de un rele con autorretenci6n magnetica.3 4.-\---\ 114 124 Ficha tecnica Duraci6n del impulso Min. un impulso negativo desconecta el rele. 30 ms para magnetizaci6n Min. encendido de la luz de pasillos mediante pulsador). estos reles estan compuestos de un iman.2. 25 ms para desconexi6n Max. Se trata. 2 minutos a 50% Temperatura max. Basicamente. par 10 contrario.7 Reles temporizadores Este tipo de reles tiene la funcion de desconectar a conectar contactos en un circuito acoplados detras de los interruptores normal mente cerrados a abiertos. EI diodo 01.4. Funcionamiento 15 Accionando $1 fluye una corriente par una resistencia regulable R1 hacia el condensador C1. EI rele conmuta cuando el condensador alcanza la tension de respuesta del rela K1. La resistencia R1 permite regular la corriente de carga del condensador y. can 10 que el tiempo de retardo es largo. entonces fluye mucha comente siendo correspondientemente breve el tiempo de retardo. Si. Rele temporizador can retardo de conexi6n Elementos temporizadores (electricos I electr6nicos) Rele temporizador can retardo de conexi6n + S1 --~---------- t I I. 108 . no permite el paso de corriente en esa direccion. es pequena la resistencia R1.2. L. Si se ajusta una resistencia elevada fluye una corriente pequena. La resistencia de descarga evita un cortocircuito al accionarse $1. AI soltar Sl se interrumpe el circuito electrico y el condensador se descarga rapidamente a traves del diodo 01 y la resistencia R2. que en esta fase aun no tiene importancia. el tiempo que transcurre hasta que se alcanza la tension de respuesta de K1. I. Estos reles efectuan dicha conexion a desconexi6n despues de un tiempo determinado y ajustable. el rele pasa inmediatamente a su posicion normal. Par la resistencia de descarga R2 tambien fluye una corriente. en consecuencia. En consecuencia. acoplado en paralelo. ____16 I I.____ .____. Diagrama de tiempo Diagrama de funcionamiento fe 1 • $1 ENTRADA o~--~------------~---14---4-----~----~---- 5AUDA'G O~--~--~~--~--~ tv tv = tiempo de retardo ajustado te = tiempo de la senal de entrada Rele temporizador con retardo a la desconexion ReJe temporizador con retardo a la desconexion Kl + --T--------­ S1 _ _ _ _ .EI diagrama de funcionamiento que muestra los estados de las senales indica claramente que despues de accionarse el pulsador 51 primero tiene que transcurrir el tiempo t que se haya ajustado para que sea excitado el rele. I L. __ . +-___--J f5 . _ _ . 'R1 C1 K1 . _ _ . La corriente que fluye a traves de la resistencia R2 carece de importancia. Diagrama de funcionamiento EI diagrama de funcionamiento muestra claramente que al soltar el pulsador Sl primero tiene que transcurrir el tiempo de retardo t que se haya ajustado. y solo entonces desconecta e/ rele K1. La resistencia R1 permite regular la corriente de descarga y.----­ ______ ~------------ ENTRADA 04---~------------~----------- -8AUDA' .---. el tiempo que transcurre hasta que desconecta el rele. La resistencia de descarga R2 evita un cortocircuito al accionarse Sl. II ' 1. Siendo grande la resistencia fluye una corriente de descarga pequena. O~--~------------+_----~-----Iv tv = tiempo de retardo ajustado te = tiempo de la senal de entrada . con 10 que el tiempo de retardo es correspondientemente breve. por 10 contrario. Si. Diagrama de tiempo . en consecuencia. Entonces puede descargarse el condensador C1 por la resistencia regulable R1 y la resistencia R2 ya que el diodo 01 bloquea.Funcionamiento Accionando S1 fluye la corriente a traves del diodo 01 hacia el condensador C1 yel rele K1. AI soltar el pulsador S1 se interrumpe el circuito. EI rele conmuta inmediatamente. con 10 que es largo el tiempo de retardo hasta que desconecta el rele. es pequena la resistencia R1 fluye mucha corriente de descarga. Son utilizados para poner en marcha motores. calefacciones.tQue es un contactor electromagnetico? Se trata de contactores de accionamiento electromagm3tico capaces de activar potencias grandes con pequeflas potencias de mando. EI contactor es accionado cuando el devanado lIeva corriente. 4. gruas. La fuerza de tracci6n se produce par el campo magnetico creado por el paso de la corriente. etc. estufas acumuladoras nocturnas.3 Contactores electromagneticos .. Los contactores electromagneticos tienen numerosas aplicaciones. Los contactos son desplazados por el inducido de un electroiman. Los con­ tactos accionados por el inducido cierran 0 abren y permiten el paso de la corriente. equipos de aire acondicionado. cambiando tan solo la denominaci6n de los contactos. .. categoria de su aplicaci6n. Ventajas • Activaci6n de grandes potencias con baja potencia de mando • Separaci6n galvanica entre eI circuito de comente de mando y eI circuito de comente principal • Practicamente no requieren de mantenimiento • Independientes de la temperatura Oesvenmjas • • • • Oesgaste de los conmctos Elevado nivel de ruidos aI conmutar Grandes dimensiones Velocidad de conmutaci6n limitada a 10 ms hasm 50 ms Para utilizar correctamente los conmctores electromagneticos. Oontactor de inducido basculante 8 sfmbolo de los contactores electromagnet:icos es identico aI de los retes. iman de nucleo Nucleo en U Balancfn. 11.Tipos de contactores electromagneticos Nucleo en U 8ectroiman blindado ~ Inducido . velocidad de conmutaci6n etc. Inducido 0011mcws Oontactor de electroiman blindado -0)10­ Oontactos' Oontactor de .. es necesario escogerlos debidamente en funci6n de la potencia. A traves de la salida 2 (A) no puede producirse la desaireacion del conducto neumatico ya que no se dispone de taladro de purga de aire. EI inducido es desplazado hacia arriba mediante un tornillo. Si la bobina recibe una senal electrica se desplaza el inducido por efecto del campo magnetico.....4 Sistemas de conversi6n electromagneticos Los convertidores que analizamos aqui son electrovalvulas que se encargan de convertir las senales electricas en senales neumaticas. EI aire comprimido esta conectado en 1 (P).~-r Accionamiento manual auxiliar Posicion conmutada 4..Para usar mandos con aire a presion y corriente electrica es necesario recurrir a sistemas de conversion. Se trata de una valvula de asiento accionada unilateralmente. EI usa de convertidores permite aprovechar las ventajas que ofrecen ambos medios. Estas electrovalvulas estan compuestas de una valvula neumatica y de una unidad de conmutacion electrica (cabezal electromagnetico).4. EI sistema auxiliar de accionamiento manual permite que la corriente de aire comprimido pase de 1 (P) hacia 2 (A). La corriente de aire hacia la salida 2 (A) esta bloqueada por el inducido. Posicion normal Cabeza electromagnetica (P)1-i> ~. EI aire comprimido puede entonces pasar de la entrada 1 (pY hacia la salida 2 (A). esta valvula esta cerrada. La valvula vuelve a su posicion normal por efecto del muelle recuperador si se interrumpe la senal electrica.. Esta valvula de 2/2 vias es utilizada como unidad de bloqueo.. 4. Este caprtulo ofrece informaciones y explicaciones sobre los convertidores mas importantes. En posIcion normal..1 Electrovalvula de 2/2 vias de accionamiento manual . (R) 3 11A ~ (PI (AI (R) 3 . La valvula esta cerrada en pasici6n nonnal. eI muelle vuelve a presionar al inducido sobre su asiento..4. Una seiiaJ electrica en la bobina crea un campa magnetico que desplaza al inducido hacia arriba. separandolo de su asiento.4.2 Electrovalvula de 3/2 vias de accionamiento manual Se trata de una vatvula de asiento accionada unilateral mente y con reposici6n par muelle. EI aire comprimido fluye de la entrada 1 (P) hacia la salida 2 (A). el inducido bloquea eI taladro de escape 3 (R). conexi6n y desconexi6n de aire a presi6n en los mandos. control de otras valvulas. Aplicaciones: mandos con cilindros de simple efecto. De este modo se bloquea eI paso de 1 (P) hacia 2 (A) Y eI aire del conducto neumatico pasa de la conexi6n 2 (A) hacia 3 (R). Si desaparece eI campo magm§tico. EI sistema auxiliar de accionamiento manual tam bien permite en este caso efectuar una conmutaci6n manual de la vatvula de 3/2 vfas. Posici6n normal Posici6n conmutada (AI . Se trata tam bien de una valvula de asiento con dos posibles posiciones de conmutaci6n. La valvula conmuta por efecto de una serial electrica en la bobina. EI aire comprimido pasa de 1 (P) hacia 2 (A).. EI conducto 2 (A) es desaireado por la conexi6n 3 (R) mientras que eI inducido bloquea la conexi6n 1 (P). Posicion normal Posici6n conmutada 2 (AI F7jT\lh~ IIPJ l1PJlRJ3 ~ . Estas wlvulas son utilizadas si es necesario que un cilindro de simple efecto tenga su posici6n normal en el final de carrera delantero 0 si tiene que emitirse una selial en a1guna posici6n sin que antes se haya producido una seiial electrica.3 Electrovalwla de 3/2 vias abierta en posici6n normal ._-' 21AJ 11 " 4.~ -::.~ .4. estando abierta en posici6n normal.".' Inl /""7"'1. 4. EI estado de conmutaci6n de 1 (P) hacia 2 (A) se mantiene mientras este aplicada la senal electrica en la entrada. accionamiento manual) Para evitar que las bobinas de las valvulas sean demasiado grandes pueden utilizarse valvulas con servopilotaje neumatico.4."'- eanai lIP)-£> de aire lIPl-£> Accionamiento manual auxiliar . EI funcionamiento de la unidad respectiva es similar al de las electrovalvulas de 3/2 vias descritas antes. Tratandose de valvulas servopilotadas es absolutamente necesario acatar las presiones minimas y maximas. Una senal electrica tiene como consecuencia que el inducido abra el paso. EI embolo de la valvula conmuta por efecto del aire que pasa de la conexi6n 1 (P) a traves del canal de aire hacia eI inducido y prosigue hacia el embolo de la valvula. La diferencia estriba en el accionamiento directo del em bolo.4 Electrov41wla de 3/2 vias celTada en posici6n normal (servopilotaje. Posicion normal 2 (AI Posicion conmutada !7mITI~~ 1(P)(RI3 Inducido ----4IHHH:!+­ I""'=~. EI accionamiento manual auxiliar permite el paso del aire hacia el em bolo de la valvula. Una sena! electrica tiene como consecuencia que eI inducido abra eI paso. ambos embolos de la valvula vuelven a su posici6n normal.4. EI accionamiento manual permite conmutar la v8lvula. Posici6n normal PosiciOn conmutada 4 2 ~ 1(PIIRI3 Acdonamiento manual auxiliar Embolo de la valvula 4. En estado de conmutaci6n esra abierto eI paso entre las conexiones 1 (P) Y 4 (A). la conexi6n 2 (8) expulsa aire en direcci6n de la conexi6n 3 (R). 8 aire comprimido que pasa por eI canal de aire de prepilotaje actUs sobre los dos embolos de la vatvula permitiendo Ia conmutaci6n respectiva. accionamiento manual) . con 10 queda abierto eI paso de 1 (P) hacia 2 (8) mientras que la conexi6n 4 (A) expulsa aire par la conexi6n 3 (R). Cuando se interrumpe la senal electrica.5 Electrovalwla de 4/2 vias (servopilotaje.La v81vula de 4/2 vias esta compuesta por 2 v81vulas de 3/2 vl'as y tiene la funci6n de controlar un cilindro de doble efecto 0 de encargarse del control de otras vatvulas. La purga de aire se produce de 4 (A) hacia 5 (R) 0 de 2 (8) hacia 3 (8). la valvula vuelve a su posici6n normal por acci6n del muelle de reposici6n. En eI centro de Ia valvula esta abierto eI paso de 1 (P) hacia 4 (A) 0 hacia 2 (8) por efecto de una junta (asiento). 8implemente se trata de otro sistema constructivo.4. EI aire atraviesa eI canal de aire en direcci6n del embolo de la vatvula. accionamiento manual) Esta valvula asume las mismas funciones que la electrovalvula de 4/2 vas.4. conmutandolo. Interrumpiendo la sefiaI electrica. quedando abierto eI paso de 1 (P) hacia 2 (8). La electrovatvula de 4/3 vias es una valvula de asiento. mientras que la electrovalvula de 5/2 vias es una valwla de corredera Una sefial elearica provoca la conmutaci6n del inducido. Posici6n normal Posici6n conmutada 4 2 (A)e) ~ 1(P) Bobina Accionamiento manual auxillar 41AI 2(81 11A .6 Electrovalwla de 5/2 vias (servopilotaje. Es necesario disponer de dos senales para efectuar la conmutacion. Memoria de seriales electricas en la parte neumatica. La conexion 1 (P) expulsa aire por 2 (6) Y la conexion 4 (A) 10 hace por 3 (A). De este modo se permite el paso de aire de 1 (P) hacia 4 (A) Y la purga de aire de 2 (6) hacia 3 (A). Es importante tener presente que predomina la primera sef1al que lIegue. Esta electrovalvula se encarga de convertir seriales electricas en senales neumaticas y. el embolo de la valvula se desplaza hacia la izquierda. Si la entrada Y2 recibe una serial.7 Electrov8lvula de 4/2 vias (impulso eh~ctrico bilateral) . Aplicaciones: Control de cilindros de doble efeeto. La conmutacion se produce por una breve senal (impulso) yel embolo de la valvula mantiene esa posicion hasta que la entrada Y2 (electrica) recibe una breve serial (impulso). En los capitulos que se refieren a los circuitos basicos y al desarrollo de esquemas de distribucion se recurre a este tipo de equipos. ademas. al igual que en la neumatica.4. Una senal de entrada en Y1 (electrica) tiene como consecuencia que el embolo de la valvula se desplace hacia la derecha en la parte neumatica. 4 2 IAIIBI rill! !I XFWJ 1(PIlRI3 31RI 41AI 4. es capaz de memorizar dichas seriales. .4. lSI lSI (PIIA) (RI 3 2 1 4 5 . La diferencia estriba en que se trata de una valvula de asiento longitudinal y no de una de corredera longitudinal. Esta electrovalvula tambien es una valvula con servopilotaje y accionamiento manual auxiliar.4.8 Electrov8lvula de 5/2 vias (impulso electrico bilateral) Esta unidad asume las mismas funciones que la anterior... lSI IBI (PI IAI IRI 3 2 1 4 5 . La conexi6n 2 (8) es aireada por separado por la conexi6n 3 (5). Esta combinacion de valvulas estci compuesta de cuatro valvulas de 2/2 vias. En su posICIon normal estas valvulas mantienen las posiciones correspondientes de cilindros de doble efecto.9 Electrovalvula de 5/4 vias . En posicion normal estcin cerradas todas las conexiones. Sus aplicaciones son el posicionamiento y la parada de emergencia. 4 2 (AlIBI 'f llPI ( i· Posicion normal: Todas las salidas estan bloqueadas. 4. La activacion es electrica. Los muelles rnantienen este estado.4. Los conductos no tienen purga de aire. EI paso esta abierto entre las conexiones 1 (P) Y 4 (A). 'f 11P) . con 10 que la presion queda aplicada en eI cilindro. La interrupcion de la senal en Y1 activa de inmediato la funcion de bloqueo.La valvula conmuta cuando la bobina Y1 recibe una serial electrica. EI cilindro se des plaza en una direccion. eI aire evacua de la conexion 2 (6) hacia la conexion 3 (8). se produce Ia cuarta posici6n de conmutaci6n. De este modo queda abierto eI paso de las conexiones 1 (P) hacia 2 (8) Y de 4 (A) hacia 5 (R). . con 10 que todos los conductos evaCUan aire. [t~ml~lllill£~ 51RIISl3 liP) ~ liP) Si las bobinas Y1 e Y2 reciben una sefial. EI cilindro rnantiene la posici6n correspondiente (estando bajo presi6n). Por interrupci6n de ambas sefiales todas las vatvulas vuelven a su posici6n normal quedando bloqueados los conductos por acci6n de los muelles. En esta posici6n todos los embolos dejan libre eI paso. La interrupci6n de la seiial en Y2 activa de inmediato la funci6n de bloqueo. EI cUindro se desplaza en Ia direcci6n opuesta. 4 2 (AIIBI- . EI cilindro acoplado detras de la valvula asume una posici6n arbitraria sin presi6n.La vatvula ocupa otro estado de conmutaci6n cuando la bobina Y2 recibe una seiial. PJ interrumpir la sei'ial de entrada en X eI embolo vuelve a su posicion normal por accion de un muelle. 1?. EI margen de presiones abarca desde 0.4 .5 Convertidor de seftales neumatico-electrico PE Una serial neurnatica en la entrada X desplaza un pequeno embolo que activa un microinterruptor.4. con 10 que queda libre eI emisor de senales electricas. Este emisor de seriales electncas actua a1temativamente como interrupter normal mente cerrado 0 abierto 0 como conmutador. x ~ 2 4 Microinterruptor (conmutador) La siguiente grafica muestra una construcci6n diferente. • x EI margen de presiones abarca desde 1.8 bar hasta 10 bar.5 bar hasta 8 bar. EI margen de respuesta de la selial en X es de 0. EI consumo de aire constante en estado normal es de 0. con 10 que se bloquea el paso de 1 (P) hacia 3 (R).25 bar) entra por la conexi6n 1 (P).Con la unidad que se muestra en esta pagina pueden convertirse senales neumaticas en senales electricas en un sistema de baja presion. Un actuador de mando neumatico actua sobre un microinterruptor que funciona alterna­ tivamente como interruptor normal mente abierto 0 cerrado. la que a su vez actua sobre el interruptor.5 mbar hasta 250 mbar. EI actuador de mando neumatico funciona de la siguiente manera: EI aire comprimido (de baja presion de 0.7 hasta 2 I/min.6 Convertidor de seliales neumatico-eh~ctrico PE para sistemas de baja presion" . 3 Evacuaci6n de aire Lamina 1(P) Membrana Microinterruptor 1(~=UlEj 2J 4I ~ 4. EI aire sale al exterior a traves de la salida de evacuacion 3 (r). Ello significa que eI aire a presion proveniente de 1 (P) actua sobre la membrana.1 hasta 0. Si la entrada X recibe una senal neumatica una lamina es desplazada hacia arriba. Este mantiene su posicion mientras que Ia senal de entrada continue en X. No obstante. Si la presi6n es mayor que la fuerza del muelle. la membrana actua sobre un empujador. .7 Convertidor de senales neumatico-electrico (presostato) Este interruptor regulable neumaticamente (por presi6n) tiene la funci6n de convertir senales neumaticas en seiiales electricas. La bobina 0 el microinterruptor tienen que incorporarse segun la aplicaci6n con creta del convertidor. una palanca actlla sobre un microinterruptor conmutador. Todos los convertidores de seiiales funcionan con las tensiones usuales de corriente continua 0 altema. ello solo ocurre si la presi6n en la entrada X es mayor a la fuerza que se haya ajustado en eI muelle.4. Dicho ajuste se efectlla mediante un tornillo. 1<---01 / ! fvtv 2 4 Tornillo de ajuste ~!?nY' Muelle Empujador Membrana x EI margen de presiones abarca desde 1 hasta 10 bar. La senal electrica de salida se mantiene mientras que la senal de entrada en X tenga la presi6n necesaria. Si la entrada X recibe una senal. Capitulo 5 Normas de seguridad . Las normas VDE (prescripciones de caracter obligatorio) mas importantes son las siguientes VDE 0100 VDE 0113 VDE 40050 Otras normas Medidas de seguridad para evitar contactos con tensiones demasiado elevadas. deberian estar familiarizados con los requisitos minimos de seguridad en el sector de la electricidad. en especial. Tipos de protecci6n de elementos operativos. a la as! lIamada tecnologia mOOa. Normas referidas al equipamiento eh~ctrico de maquinas con tensiones nominales de hasta 1000 V. aunque mas detalladas) (normas sobre elementos operativos de Jas empresas con prescripciones determinadas reJacionadas al equipamiento electrico) (medidas de prevenci6n de accidentes) Las personas que se dedican a la tecnica de mandos y. Estas normas se clasifican de la siguiente manera: Prescripciones Reglas Recomendaciones Prescripciones Se trata de normas de caracter obligato rio.La Federaci6n de Electrotecnicos A1emanes (VDE) ha establecido diversas normas de seguridad. Publicaciones lEe NormasVDI Pliegos de condiciones Normas de seguridad de las mutuas profesionales (normas internacionales) (idemticas a las normas VDE. Reglas Estas son normas que deberlan acatarse para garantizar la fiabilidad de los equipos tecnicos. Recomendaciones Se trata de propuestas cuyo acatamiento es optativo. . Las recomendaciones no se refieren a aspectos de seguridad. En elias se establecen los requisitos que deben cumplirse para no poner en peligro ni a las personas ni a los equipos tecnicos. 1 Aislamiento protector Interruptor Aislamiento entre motor y engranaje.1. Empunadura Interruptor \.... L!:::::===::::::!. Los elementos en cuesti6n pueden estar recubiertos de un cuerpo de plastico resistente a golpes 0 bien pueden estar concebiclos de tal manera que las partes electricas esten encapsuladas y aisladas de su entomo metalico mediante elementos de aislamiento incorporados.. danado es posible que se produzcan contactos peligrosos con los cuerpos metalicos de los equipos respectivos. 5..I .~.... 5.1 VDE 0100 Medidas de pro­ tecci6n para evitar con­ tactos con alta tensi6n Un aislamiento protector recubre toeJas las piezas electricas que estan aI a1cance del ser humano.!!!'!~~~ con material alslante . La norma VDE establece que los equipos con mas de 65 V a tierra deberBn estar provistos de las medidas de seguridad que se expIican a continuaci6n. Si eI aislamiento esta.Las partes de un equipo que se encuentran bajo tensi6n electrica suelen estar protegidas mediante aislamiento para evitar contactos involuntarios.. ". .encapsulado con material aislante Motor encapsulado Il:=::::::!... Tensiones superiores a 65 V son peligrosas para eI ser humano (para animales a partir de 24 V). -------------------­ L2~~---------------_+------~------- .i 1'­ I N ~~ Transformador para baja tensi6n /. Esta conexi6n suele ser necesaria para que en casas de averfas no se produzcan conmutaciones equivocadas de las rnllquinas. 16 A de corriente nominal.1.1. . En esos casos estan separadas gaiv8nicamente Ia corriente de alta intensidad y eI circuito de baja tensi6n. No obstante.'---: :: III®\ Or-0 L_~_~ _ . En muchas ocasiones hay tambien piezas de las rnllquinas que estan conectadas aI conductor de protecci6n de la red de 220/380 V-.. Muchos mandos el8ctricos 0 electr6nicos funcionan con tensiones de = 24V. 3/MP_ 50Hz 380/220V Ll---------------------------. Rectificador para-I baja tensi6n . No obstante. L._. dieha tensi6n es de =24 V). esta separaci6n de protecci6n solo surte efeelo si en Ia salida no hay conexi6n a tierra. no cumplen con los requisitos exigidos de un bajo voltaje de protecci6n ya que muchas veces las piezas respectivas de las rnllquinas en cuesti6n estan conectadas a Ia red de 24 V.2 Bajo voltaje de protecci6n Se trata de una reducci6n de Ia tensi6n hasta valores de = 42 V (tratandose de juguetes.del mando. PJ transformador solo debera conectarse una unidad consumidora de max. N 5.3 Separaci6n de protecci6n P Incorporaci6n de un transformador entre Ia red y Ia unidad consumidora (rrtaxima tensi6n de Ia red = 380 V)­ En Ia salida del transfonnador no hay tensi6n a tierra.151 ~ 5. _____ .. EI bajo voltaje de protecci6n se obtiene mediante transformadores 0 elementos ~nicos. ______ .--J Transformador 1M . ..__ ~""--~==~--------------+--------------Ll ______________ ___________ L2 ~ ~==~ +-~ ..::::::-.. SOHZ J801220V ____....--+- '-'j' --4T. La corriente de defecto conducida par la conexi6n a tierra activa las unidades protectoras contra sobretensi6n. ~--""--~==~--~----------+-+-~---------L3 .J r-+---+-O I / Rs ---.. 3)(3801220 V r-~""---F==~--~---------------------------Ll ~--""--~==~--~~-------------------------L2 ~--""--~==~--~~-+--------~~-----------L3 .5 Puesta a tierra . _ _ .. Si se produce un contacto entre eI cuerpo y eI aparato 0 equipo electrico se provoca un conocircuito. I ~ .- Rs S 131 5.. 5..1.N F'-" '-'!T'l I .:::.j J­ RB La protecci6n por puesta a tierra transforma un contacto con eI cuerpo en un cortocircuito.T I I I .:::..1.._..Para efectuar la conexi6n a neutro es necesarto que la red cuente con un punto de conexi6n en estrella puesta a tierra y con un conductor de protecci6n conectado a dicho punto.. con 10 que son activadas las unidades protectoras contra sobretensi6n. I t J L.. I I' ! I I ..1.::r::R -----==--=---=--=----:-------=-====-=--- 0::::"'_ _ _ _ _ _. RS t-'~ 'l' .-·-. = I I I r' I I I I .4 Conexi6n a neutro 3/Mp . estfln conectadas a tierra.5. todas las partes de un equipo que pueden entrar en contacto con eI cuerpo humano estan conectadas entre sf mediante conductos de protecci6n y. ·I I. eI circuito de protecci6n por desconexi6n de corriente de defecto provoca una desconexi6n inmediata (0.---.------­ N ---.1.Conexi6n auxDiar a tierra . -rI } --. ·I ~.---o-+-+--+--+-­ Unea de seguridad' . La tensi6n de defecto lIega a un interruptor de seguridad que estA acoplado entre la unidad consumidora y la conexi6n auxiliar a tierra. 5..1.1 segundos) de todos los poIos de la unidad de trabajo. Este sistema de protecci6n es admisible solo en determinados tipos de equipos. L1------·----------------------------------~--------­ L2-----------------------------------------~.7 Circuito de protecci6n por desconexi6n de tensi6n de defecto En caso de producirse un contacto con eI cuerpo humano.U> I pulsiidorde~t1:== '~--'--L- I . _ _ o-+--+­ 0 Jd O_--'-'-' Interruptor de seguridad I ­ ~ • _ _ ________ _ --------.. ademas.6 Sistema de conduc­ tores de protecci6n En este tipo de protecci6n. LInea 8Uxillar a tierra K ---+------_. I ~! ·I I.___ a _ _ ._-------­ L3--------------------------------------+-+-. _ _ . ::._.J I -L - 5. Ii' .-­ . L.U I r~-'~ -rr'i . I I .____ . I Pulsador de control - L.1. I i '.. .2 segundos) de todos los poIos de la unidad de trabajo..En caso de producirse un contacto con eI cuerpo humano. eI circuito de protecci6npor desconexi6n de comente de defecto provoca una desconexi6n inmediata (0.. I .I I. '. .8 Circuito de protecci6n por desconexi6n de comente de defecto . Interruptor de seguridad I I I . AS '-4. . -. Esta protecci6n por desconexi6n de corriente de defecto es una medida de seguridad relativarnente fiable y puede incluirse en muchos tipos de mandos.. dichos movimientos solo deberan producirse si no implican un peligro para personas. mas 5. La superficie debajo de dicho elemento debera ser de color amanllo para que se produzca un contraste entre los coIores. Ia posici6n de desconexl6n tiene que poderse bloquear de tal manera que no sea posible poner en marcha eI equipo ni manuaimente ni a distancia. EI interruptor en cuesti6n debe ser manual y debera estar caracterizado con 1 y 0 para Ia conexl6n y desconexi6n respectivamente. 3. Si eI accionamiento es indirecto. esta no debera desconectar­ se con eI paro de ernergencia.2 VDE 0113 Y DIN 57 113 Normas para eI equipamiento el8ctrico de maquinas de mecanizado y procesamiento con tenslones de a1imentaci6n de hasta 1000 V. estil permitido utUizar cuerdas 0 pedales de emergencia. . En caso de haber varias tomas. AI respecto debera considerarse 10 siguiente: 1. mantenimiento y reparaci6n 0 durante perfodos de inactividad proIongados. Si fuese necesario comar con una iluminaci6n. Si eI accionamiento del para de emergencia es manual y directo. Las herramientas sujetadas magneticamente no deben desprenderse de la maquina aI accionarse eI paro de emergencia. Toda maquina tiene que estar equipada con un interruptor de emergencia principal que permita desconectar todo eI equipo durante los trabajos de lim­ pieza. Asimismo. Los sistemas auxlliares y de frenada (par ejemplo para inmovilizar la maquina) no deben perder su funci6n con eI paro de emergencia. 7. A continuaci6n nos limitaremos a comentar las normas importantes para eI montaje de mandos. debera efectuarse mediante un bot6n pulsador. 2. No obstante. 5.3 Paro de emergencia e interruptor principal En caso de peligro tiene que poder pararse la maquina inmediatamente e interrumpirse Ia conexl6n de todo eI equipo y la red electrica. Ademas deberB mantener su posici6n en cada caso. los interruptores principales deberan bloquearse mUtuamente para evitar cualquier peligro. 6. Si fuese necesario. 8 elemento que activa eI para de emergencia debera ser de color rojo vivo. Estas normas son muy expUcitas y se refieren aJ equipamiento electrico de maquinas aisladas fijas y m6viles y de maquinas incluidas en cadenas de fabricaci6n y sistemas de transporte. eI para de emergencia debera activar movimientos de retorno. 4.5. Estas caracterfsticas de seguridad ya tienen que tornarse en cuenta durante la fase de diseiio de maquinas y equipos ya que. Los finales de carrera han de cornponerse o de un interruptor conmutador (norrnalmente abierto 0 norma/mente cerrado) o bien de un interruptor individual norrnalmente cerrado y un interruptor individual norrnalmente abierto. Los interruptores multiples tienden a faJlar despues de mucho usa. Los interruptores de final de carrera tienen que estar protegidos contra contactos involuntarios. ofrecen mayor seguridad en casa de una ruptura de un cable 0 de un cortocircuito en eI mando. electrovatvulas. Este es un factor que eI fabricante deberfa tamar en cuenta aI elegir entre los diversos mandos que Ie son ofrecidos en eI mercado. sensores con Ejemplos de unidades de mando: Pulsadores de entrada. dependiendo del esfuerzo electrico 0 mecanico aI que hayan sido sornetidos. unidades indicadoras accionadas efectrornagneticamente.Ejemplos de unidades de control: Detectores de final de carrera. unidades de mando e indicadores . Caracteristicas comunes: Todas estas unidades son de tacil acceso y estan ubicadas en lugares secas y Iimpios protegidos contra humedad. Ademas. Unidades de control.4 Iimitadores de carrera. Criterios adicionales para rnaquinas en cadenas de fabricaci6n Los elementos de mando de los finales de carrera deberfan ser preferentemente de ruptura brusca. Ejemplos de indicadores: Testigos. Si fuesen necesarios otros interruptores adicionales. medics refrigerantes y danos terrnicos y mecanicos. palvo. un sistema con interruptores mUltiples ofrece mas problemas durante los trabajos de mantenimiento porque su configuracion no es tan clara como la de los reles. converticlor. Precisamente es este un aspecto que con frecuencia no es tornado en cuenta par eI fabricante de maquinaria (especialmente en aquellos casas en los que no se realiza una homologaci6n del tipa de maquina). aceite. pulsadores mamlales. Un mando con interruptores multiples suele ser menes costoso. 5. posteriorrnente. Los interruptores de final de carrera y los limitadores de carrera no deberan danarse en casa de ser rebasados a causa de un faJlo. aunque tambien es menos flable que un mando con reles. siempre se los ubicara de tal manera que no perrnitan una acumulaci6n de suciedad y virutas que podrfan interferir en las secuencias del mando. En consecuencia. es factible recurrir a contactores electrornagneticos auxiliares 0 a reles. Cualquier funcion a la que no se refiera uno de los colores. Indicacion para desconectar la maquina (p. Las (diversas) unidades se encuentran en posicion normal y la presion hidraulica o la tension de un transformador han alcanzado los valores necesarios etc. Ha concluido el cicio de trabajo y la maquina esta lista para iniciar un cicio nuevo. ej. Amarillo Atencion 0 cuidado Un para metro (co mente. por una sobrecarga. por haberse rebasado un contacto del interruptor de carrera 0 por otra causa). La maquina esta en funcionamiento. en casos de la maquina (p.Colores para indicar condiciones operativas Color Estado operativo Elemplos de aplicacion Rojo Estados anormales Indica que la maquina ha sido detenida por accion de algun elemento de seguridad (p. . Normalmente en funcionamiento Interruptor principal en posicion de activacion. Tension electrica puesta en los circuitos. Seleccion de la velocidad 0 de la direccion del giro. en casos de sobrecargas). temperatura) se acerca al limite admisible 0 senal para el cicio automatico Verde Blanco (incoloro) Azul La maquina esta lista La maquina esta !ista Todos los equipos auxiliares !istos para funcionar. Funcionamiento de todos los motores 0 de las unidades auxiliares. el.. ej. Amarillo ActiVaci6n de un movimiento de retorno no previsto en eI cicio operative normal 0 activaci6n de un movimiento para anular un estado peligroso. Interrupci6n del funcionamiento de unidades de una maquina. Ia maquina para despues de terrninar eI cicio). Para de emergencia Verde Arranque. Arranque de unidades de Ia maquina.Color Orden Estado operativo previsto Rojo Paro. Control de funciones aUXIliares que no estan relacionadas directarnente con eI cicio de trabajo. desactivaci6n Interrupci6n de la marcha de uno 0 varies motores. Desactivaci6n de sistemas de sujeci6n electrornagmiticos. Retorno de unidades de Ia maquina aI punto de partida del cicio si este aun no habra concIuido. ej. pulsar Tensi6n puesta en los circuitos de mando (estado de listo para funcionar). activaci6n. Pulsando la tecla amarilla pueclen desactivarse funciones antes activadas Blanco 0 negro Cualquier funci6n a Ia que no se reflera uno de los coIores anteriores. Interrupci6n del cicio de trabajo (si eI operario activa eI pulsador durante un cicio. OesbIoqueo de reles (parte posterior). Desactivaci6n en casas de peligro (p. Arranque de uno 0 varios motores para las funciones auxiliares. Activaci6n de Ia unidad de ajuste electromagntitica Pulsaci6n manual (accionamiento simple aI ajustar). 0 negro CoIores de pulsadores . desactivaci6n encasode calentamlento peligroso). Arranque de la maquina 0 del equipo.Excitaci6n de sistemas de ajuste electro­ magneticos Azul Indicador CuaJquier significado aJ que no se refiera uno de los coIores anteriores 0 eI color blanco Cualquier funci6n ala que nose refiera uno de los coIores anteriores o eI color blanco Control de funciones auxiliares Blanco (claro) Confirmaci6n Confirmaci6n constante que indica un circuito electrico recibe corriente 0 que se ha activado 0 preseleccionado una funci6n 0 movimiento. . temperatura) se acerca aI valor maximo permisibJe.CoIores recomendados para testigos luminosos Ejemplosde aplicaci6n y observaciones CoIory aplicaci6n Significado del luminoso Funci6ndel pulsador Rojo Indicador Vease observaci6n Paro (no se trata del parode emergencia) Amarillo Atenci6no cuidado Activaci6n de una operaci6n para evitar estados peligrosos Un parametro (corriente..Funcionamiento normal .o .Arranque de unidades rnecanicas .Arranque de unoovarios motores para accionamiento auxiliar manual .. .. Cerrar un circuito o activaci6n 0 preseJecci6n Cualquier preseJecci6n u operacion de arranque Indicador . Verde Indicador Aprobaci6n de Ia activaci6n del procesode arranque. EI accionamiento del pulsador amarillo puede anular funciones. en los sistemas de mando de maquinas casi siempre son la solucion mas facil de realizar. etc. Aquellas operaciones que no debieran realizarse simultaneamente (por ejemplo. Esta solucion mejora tambien los niveles de seguridad aI producirse un fallo de fase. Si por cualquier circunstancia se exigiera que el circuito electrico secunda rio 0 el circuito electrico de mando no tuviesen que estar conectados a tierra unilateralmente. mas de dos elementos) pulsadores han de apretarse al mismo tiempo. esto es las conexiones de masa.) uno de los dos Pulsadores. Los circuitos electricos de mando que operaran sin el transformador de mando se incorporan entre la conduccion externa y la conduccion intermedia. Las maquinas con un cicio controlado automaticamente deben estar dotadas de un sistema de control manual 0 de un sistema de accionamiento simple a pulsacion para fines de comprobacion. en su caso. p. ajuste 0 puesta a punto. conectando unilateral mente a tierra el circuito electrico secundario 0 eI sistema de control. cuyos circuitos electricos de mando incorporaran mas de 5 bobinas electromagneticas (contactores. por ejemplo. Cuando se trate de sistemas de mando para cuya operacioo se precise de las dos manos. Este transformador de mando especial se conecta detras del interruptor principal.En los grupos. reles. En operacion controlada automaticamente. Una conexion a tierra par el lade de tension del mando produce la excitacion del elemento de proteccion contra sobrecarga previo y elimina la tension en el circuito electrico secundario. circuito contactor inversor) tienen que estar bloqueadas una respecto ala otra. nos damos cuenta de que la conexion a tierra de Ia maquina impide necesariamente la puesta en funcionamiento involuntaria de la misma. ej. En este caso. los transmisores de instrucciones para el control manual tienen que estar desactivados. Se conoce que las medidas de proteccion. el circuito ha de estar dotado de elementos temporizadores que aseguren que ambos (0. preferiblemente entre dos conducciones externas de la red de corriente trifasica. nunca han de producir un arranque involuntario de la maquina ni impedir la interrupcion de la operacion de esta.73. los sistemas de control se consideran circuitos electricos secundarios. Las conexiones de tierra.) es recomendable utilizar un transformador especial de mando para la alimentacion. Esto puede realizarse. en operacion manual ha de quedar excluida la posibiJidad de un arranque automa­ tico. Esta solucion "bimanual" de seguridad ha de ser 10 suficientemente "inteligente para impedir que el sistema funcione bloqueando (con una cinta adhesiva. ello no debera realizarse solamente con un enlace en Y. Las normas DIN 57113NDE 0113 especifican otros aspectos referentes a los sistemas electricos en maquinas. EI cicio operativo indMdual no debera iniciarse si no se cumplen antes todas las exigencias de seguridad del personal de operacion y de la maquina. U 5. Si ademas se tiene en cuenta la regia segun la cual el sistema de mando ha de ponerse en funcionamiento siempre alimentimdole la tension precisa. elementos 0 sistemas eh~ctricos sabre las maquinas y las instalaciones.5 Circuitos electricos secundarios y disposi­ tivos de bloqueo . la conexion a neutro y el circuito de proteccion. De la misma forma. Para el equipamiento electrico. valvulas. el circuito secundario sin conexion a tierra ha de estar dotado de un sistema de control del aislamiento con arreglo a la norma VDE 100/5. esta norma se refiere tambien a c6mo proteger a los equipos mecanicos contra la infiltraci6n de cuerpos extraiios s61idos y de agua. y la tabla II especifica eI nivel de protecci6n referente aI segundo dfgito. 5. .7 Especificaci6n del tipo de protecci6n La especificaci6n del tipo de protecci6n se compone siempre en primer lugar de las dos may(Jsculas IP (para International Protection) y de dos dfgitos para eI grade de protecci6n. Por 10 que se refiere a los dos dfgitos. 2 Protecci6n contra cuerpos extraiios medianamente grandes Protecci6n en caso de contacto de los dedos con piezas m6viles que estan bajo tensi6n. eI segundo dfgito especifica eI grado de protecci6n contra la infiltracion de agua. No ofrece proteccion en casas de contactos voluntarios. Ademas. Ejemplo: I P 2 1 Este ejemplo significa que eI equipo esta protegido contra contactos tactiles en los elementos de tensi6n 0 los elementos mecanicos interiores. ProtecciOn de sistemas mecanicos electricos Esta norma expJica c6rno proteger aI personaJ contra accidentes por contacto con elementos de tensi6n electrica 0 elementos mecanicos incorporados en cajas. La tabla I indica eI nivel de protecci6n especiflcado con eI primer digito.6 DIN 40050. por ejemplo) de piezas m6viles bajo tensi6n. Protecci6n contra infiltraci6n de cuerpos extraiios s61idos con dillmetros superiores a 12 mm. Las unidades de trabajo no estan protegidas contra infiltraci6n de cuerpos extranos.5. eI primero de ellos indica eI grado de protecci6n contra infiltraci6n de cuerpos extraiios y contra contactos ffsicos. Protecci6n contra infiltraci6n de cuerpos extraiios s6lidos con dillmetros superiores a 50 mm. asf como contra la penetraci6n de cuerpos extraiios con mas de 12 mm de diametro y contra la precipitaci6n vertical de gotas de agua. Grados de protecci6n contra contactos ffsicos e infiltraci6n de cuerpos extraiios Tabla I Grado de protecci6n Primer dfgito Denominaci6n Explicacion 0 Sin protecci6n No ofrece protecci6n especial a las personas en caso de contactos involuntarios de piezas que estan bajo corriente 0 que se mueven. 1 Protecci6n contra cuerpos extraiios grandes Protecci6n en caso de contactos involuntarios (con la mano. 5 mm. S Protecci6n contra dep6sitos de palvo Protecci6n total en caso de contacto con piezas m6vi1es bajo tensi6n. a1ambres u objetos simnares de dilimetros superiores a 2.5 mm. 4 Protecci6n contra cuerpos extralios granulados Protecci6n en caso de contacto con piezas m6vHes bajo tensi6n con herramientas. 6 Protecci6n contra infiltraci6n de palvo Protecci6n total en caso de contacto con piezas m6viles bajo tensi6n. Protecci6n contra infiltracl6n de cuerpos extralios stJIidos con dilimetros superiores a 1 mm.Primer dfgito Grado de protecci6n Denominaci6n ExpIicaci6n 3 Protecci6n contra cuerpos extralios pequelios Protecci6n en caso de contacto con piezas m6V11es bajo tensi6n con herramientas. Esta protecci6n no evila totalmente Ia infiltraci6n de poIvo. aunque sf evita que entren tales cantidades de palvo que inhiban las funciones operativas.5 mm. Protecci6n contra infiltraci6n de palvo. Protecci6n contra dep6sito daliino de palvo. Protecci6n contra infiltraci6n de cuerpos extralios stJIidos con dilimetros superiores a 2. a1ambres u objetos simRares de dilirnetros superiores a 2. . . 7 Proteccl6n aI zambullir SIIa unidad operativa es sumergida en agua a una presi6n determinada y durante un tiempo no determinado.. 1 En determinados tipos de maquinas no debe producirse infiltraci6n alguna de agua Las Instrucciones respectivas est8n incluidas en las especificaciones respectivas de Ia maquina.. . no debe permitirse Ia infiltraci6n de agua en cantidades daninas1. no debe permitirse la infiltraci6n de agua en cantidades daninas1.. 6 Protecci6n aI sumergir Si Ia unidad operativa es sumergida en agua a una presi6n determinada y durante un determinado tiempo.. 3 Protecci6n contra rocfo de agua Agua que cae en un lingulo de hasta 60" en relaci6n con eI eje perpendicular no debe causar danos.. 4 Protecci6n contra salpicadura de agua Agua que salpica de todas direcciones no debe causar danos.Protecci6n contra agua Tabla II Segundo dfgito Denominaci6n 0 1 Grado de protecci6n Sin protecci6n No ofrece ninguna protecci6n en especial Protecci6n contra Gotas de agua que caen perpen­ dicularmente no deben causar daflos. 5 Protecci6n contra chorro de agua Un chorro de agua proveniente de una tobera y dirigido desde cualquier lingulo contra eI elemento operativo no debe causar danos.. goteo perpendicular 2 ExpIicaci6n Protecci6n contra goteooblfcuo Gotas de agua que caen en angulo de hasta 15° en relaci6n con eI eje perpendicular no deben causar daftos. Capitulo 6 Bases de la neumatica . Limpieza: EI aire comprimido es limpio. entre otras cosas. Precisamente esta caracterlstica es indispensable en la industria alimenticia. por 10 que no se produce contaminacion alguna por fugas de aire en las tUberfas 0 en las unidades de trabajo. por 10 que es factible alcanzar altas velocidades de trabajo (Ia velocidad operativa de cilindros neumaticos es de 1 hasta 2 m/s). Acumulacion: Un compresor no tiene que funcionar constantemente. Este fen6meno se debe. por 10 que son seguros frente a sobrecargas. Explosiones: EI aire comprimido no ofrece peligro de explosion 0 de incendio. La neumatica tiene las siguientes ventajas: Cantidad: EI aire comprimible esta disponible en cualquier parte y en cantidades practicamente inagotables.1 Propiedades del aire comprimido Puede que sea sorprendente que la neumatica se haya difundido tan rapidamente y en tan poco tiempo. De esta manera es factible trabajar de modo seguro incluso con temperaturas extremas. no es necesario adoptar costosas medidas de seguridad contra explosiones. tam bien es posible transportar el aire comprimido en botellas. Seguridad a sobrecargas: Las herramientas neumaticas y los elementos de trabajo pUeden someterse a esfuerzos hasta quedar inmovilizados. Transporte: EI aire comprimido puede transportarse por tuberias a distancias largas. maderera. textil y en fabricas de curtidos. Ademas. Temperatura: EI aire comprimido es indiferente a las oscilaciones de la temperatura. a que en ciertos problemas de automatizacion es mas sencillo y mas econ6mico utilizar el aire que ningun otro fluido. 1AA . desde donde puede recurrirse a el. Velocidad: EI aire comprimido es un medio de trabajo sumamente veloz. Regulaci6n: La potencia y la velocidad de los elementos neumaticos pueden ser reguJados sin escalonamiento. Montaje: Los elementos de trabajo son faciles de montar. En consecuencia.6. No es necesario prever el retorno del aire. por 10 que los sistemas neumaticos no son costosos. EI aire comprimido puede almacenarse en un acumulador. se trata del SI. es decir. Evacuaci6n de aire: La evacuaci6n de aire produce ruidoso Sin embargo. bar). primero se explicaran las magnitudes ffsicas involucradas y su clasificaci6n en el sistema de valores cuantificables. dicho problema ha podido ser solucionado en buena parte mediante el uso de silenciadores. hidr6geno. 6. oxrgeno aprox. ne6n. 21 % EI aire contiene ademas pequeJias proporciones de di6xido de carbono. el limite econ6mico se ubica entre 200000 y 300000 N (2000 hasta 3000 kp) segun la distancia y la velocidad. Concretamente. Costos: EI aire comprimido es un medio energetico relativamente costoso. Compresi6n: EI aire. del Sistema Intemacional de Unidades.2 Bases fisicas . Las tablas que se presentan a continuaci6n tienen la finalidad de establecer una relaci6n entre el "sistema de valores" utilizado en nuestro pars hasta la actualidad yel nuevo Sistema Internacional de Unidades. es preciso conocer tam bien sus desventajas: Acondicionamiento: EI aire que se usara en un sistema neumatico requiere de acondicionamiento previo puesto que no debe contener suciedad 0 humedad (ya que de 10 contrario se ocasionarra un desgaste de los elementos neumaticos ). 78 %. Dado el limite usual de la presi6n de trabajo (700 kPa = 7.Para delimitar con precIsion los posibles campos de aplicaci6n de la neumatica. Fuerza: Los sistemas neumaticos solo son econ6micos hasta determinadas potencias. arg6n. dado que es comprimible. helio. La mayorra de los parses del mundo estan intentando ponerse de acuerdo sobre un sistema de valores unico con el fin de procurar una mayor claridad y una situaci6n mas definida en esta especialidad. No obstante. La superficie del globo terrestre esta cubierta por una capa de aire. cript6n y xen6n. no permite obtener velocidades homogeneas y constantes de los cilindros. Se trata de una mezcla de gases indispensable para la vida cuya composici6n es la siguiente: Nitr6geno aprox. Para comprender mas facilmente las reglas y las caracterrsticas de la neumatica. buena parte de los elevados costos energeticos son compensados por la economra de los elementos y por el rendimiente (numero de ciclos). a.81 rn/s .Unidades Unidades y nombres Dimension Sistema de unidades tecnico Magnitud I Longitud Sistema de unidades SI metro (m) metro (m) kp • s2 Masa m Tiempo t segundo (s) segundo (s) Temperatura T grados centfgrados eC) Kelvin (K) Intensidad de corriente electrica I amperio (A) amperio (A) Intensidad luminosa Iv candela (cd) Cantidad de materia n Mol (mol) m Unidades derivadas kilogramo (kg) Unidades derivadas y nombres Magnitud Dimension Sistema de unidades tecnico Sistema de unidades SI Fuerza IF kilopondio (kp) Newton (N) 1 kg . Concretamente a traves de la ley de Newton Fuerza = masa . m 1N = s2 Superficie a metros cuadrados (m2) metros cuadrados (m2) Volumen V metros cubicos (m3) metros cubicos (m' Caudal V (0) p Presion (m ts) 3 (m3ts) atmOsfera (at) pascal (Pa) 1N 1 Pa = -::z m (kptcm2) Bar (bar) 1 Bar = 105 Pa = 2 100 kPa (10 kPa) Entre el sistema intemacional de unidades y el sistema de unidades tecnicas continua habiendo relaciones. aceleracion F ::::: m . . siendo a la aceleracion de cafda 9 "AC' 2 9. 1 kPa) 5.1 kp) 2. 100 kPa (1 bar) = 750 Torr Dado que en la tierra todo esta sometido ala presi6n atmosferica. mm CA 10000 mm CA = 1 at = 0. la presi6n atmosferica pamb respectiva es considerada como valor de referencia y cualquier desviaci6n es considerada una sobrepresi6n pe. En consecuencia. Atm6sfera ffsica. Para completar la informaci6n. puede aplicarse la siguiente equivalencia: 1 kp = 10 N Temperatura Temperatura termodinamica: Punto cero Presi6n Ademas de las unidades de presi6n incluidas en las tab/as anteriores (atm en el sistema de unidades tecnicas y bar y Pa en el sistema internacional de unidades) siguen utilizandose frecuentemente otras unidades para la presi6n.02 at 3. no es posible percatarse de dicha presi6n. Pascal. mm de columna de mercurio. mm Hg (equivalente ala unidad de presi6n Torr) 1 mm Hg = 1 Torr 1 at = 736 Torr.033 at 1. Atm6sfera (at) (presi6n absoluta en el sistema de unidades tecnico) 1 at = 1 kp/cm2 = 0.3 kPa) 4.Para estas magnitudes existen val ores de conversi6n entre los dos sistemas de unidades: 1 Masa 1 kg = 9.013 bar (101. atm (presi6n absoluta en el sistema de unidades flsico) 1 atm = 1.81 Fuerza 1 kp = 9. bar (presi6n absoluta en el sistema internacional de unidades) 1 Pa = 4m 1 bar = 105 N -=z= m = 10.5 bar 105 Pa = 1.981 bar (98. Pa Bar. incluimos a continuaci6n una lista completa: 1°C = 1 K (Kelvin) O°C = 273 K (Kelvin) 1. 1A7 .81 N Tratandose de calculos aproximados. mm de columna de agua.981 bar (98. 6.3 Acondicionamiento del aire 6.3.1 Impurezas En la practica existen diversos casos en los que es importante que eI aire cumpla con determinados requisitos. En muchos casos, las impurezas causadas por part(culas de suciedad u 6xido, por restos de aceites de engrase y por humedad, provocan problemas en los sistemas neumaticos e incluso la destrucci6n de los elementos neumaticos. En el separador incorporado detras del refrigerador posterior se elimina el condensado. La separaci6n fina, el filtra­ do y demas formas de acondicionamiento del aire se realizan en las inmediaciones del e/emento de trabajo. La humedad es un factor que merece especial importancia. EI agua (Ia humedad) entra en la red neumatica con el aire aspirado por el compresor. La cantidad de humedad es determinada principal mente por la humedad relativa del medio la que, por su parte, depende de la temperatura del medio ambiente y de las condiciones climaticas. 3 La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en 1 m de aire. La cantidad de saturaci6n es aquella cantidad de agua que puede absorber 1 m3 a la temperatura respectiva. En ese caso, la humedad relativa es de 100% (temperatura de punto de condensaci6n). EI diagrama muestra la saturaci6n del agua en funci6n de la temperatura. humedad absoluta . 100 % humedad relativa = cantidad de saturaci6n Ejemplo: Siendo el punto de condensaci6n igual a 293 K (20°C), el contenido de agua de 1 m3 de ake es de 17,3 gram os. Soluci6n del problema en la neumatica: Filtrado del aire aspirado en el compresor. Uso de compresores sin aceites. Secado del aire comprimido. Metodos: • Secado del aire aspirado • Secado por frio 14R Curva del punto de condensaci6n soo ~ 1;''' 100 " 5... 30 t .­- 20 .A" Contenido deagua talt , 5 :2 !m 1 I 3 Uti 1/ II - n'" ... Q,3 0,2 0.1 I ~ -40 -20 0 20 40 60 80 100°C 233 253 273 293 313 333 353 373 K Temperatura .... Siendo eI punto de condensaci6n igual a 313 K (20°C). eI contenido de agua de 1 m3 de aire es de 50 gramos. _An Ejemplo 6.3.2 Filtro de aire comprimido con valwla reguladora de presion EI filtro de aire comprimido tiene la funci6n de eliminar cualquier impureza y agua condensada. Para que el aire comprimido pueda ingresar en la copa del flltro (1) tiene que pasar a traves de las ranuras de la chapa guia (2). D e este modo se produce una rotaci6n del aire comprimido. Los Ifquidos y las particulas de impurezas de mayor tamaiio son expulsadas por efecto de la fuerza centrifuga y se acumulan en la parte inferior de la copa del flltro. A continuaci6n, el aire comprimido es filtrado en el filtro de material sinterizado (4) (amplitud media de los poros = 40 ,urn), en eI que se eliminan mas partfculas de impurezas. Es recomendable cambiar 0 Iimpiar eI filtro de vez en cuando, dependiendo del grade de suciedad del aire comprimido que se use. EI aire limpio fluye hacia eI aceite a traves de la v81vula reguladora de presion y, desde ahf, hacia la unidad detrabajo. EI condensado acumulado en la parte inferior de la copa (1) tiene que ser evacuado por medio de la valvula de purga (3) cuando alcance eI nivel maximo. Si las candidades de condensado fuesen considerables, es recomendable utilizar un sistema automatico de purga de agua. Funcionamiento de la purga automatica de agua EI agua condensada es evacuado a traves del filtro. De vez en cuando debera vaciarse el dep6sito, puesto que de 10 contrario es factible que el agua sea arrastrada por el aire comprimido y lIegue hasta las unidades de trabajo. En la siguiente pagina se muestra un dispositido de purga automatico. EI condensado proveniente del filtro IIega a la camara del flotador (3) a traves del tubo de conexi6n (1). AI aumentar la cantidad del condensado sube el flotador (2). Cuando este IIega a determinada altura actua sobre una palanca que abre una tobera (10). EI taladro (9) permite eI paso del aire comprimido a la otra camara, 10 que tiene como consecuencia que la membrana (6) ejerza una presi6n sobre la vcilvula de purga (4). La valvula de purga (4) se abre, con 10 que el condensado puede evacuar a traves del taladro (7). AI bajar eI nivel de condensado, la membrana (2) vuelve a cerrarse la tobera (10). EI aire restante evacUa al exterior a traves de Ia tObera (5). EI vastago (8) permite purgar manualmente. 1J::n Fittro con valwla reguladora Purga automatica de agua 3---i"i- r£Y~ml---l0 \111F-H--- 9 2---t"ll1-- 4--­ 5 6---== fi-,.-----7 ~ 2 4 --8 f­ , ~ I " ~ I , , I f f ~ ~ - -·f -­ ,I --­ I 1f>1 3.3 Unidad combinada de mantenimiento Esta unidad de mantenimiento es una combinaci6n de los siguientes elementos: • Filtro de aire comprimido • Regulador de aire comprimido • Lubricador de aire comprimido Unidad de mantenimiento --­ 15? "'" .6. Aspectos a considerar: 3 1. EI tarnano de la unidad depende del paso total de aire expresado en m Jh. Si el paso de aire es demasiado pequeno disminuye considerablemente la presion en las unidades de trabajo. En consecuencia deberfan considerarse los valores indicados por el fabricante. 2. La presion de trabajo no debera ser superior al valor indicado en la unidad de mantenimiento. La temperatura del medio ambiente no debera exceder los 50°C (valores miodmos para piezas de materiales plasticos). ,------1 Esquema de conexionado (unidad de mantenimiento) I Trabajos de mantenimiento necesarios: a. Filtro de aire comprimido: Controlar regularmente del nivel de agua conden­ sada, ya que no deber'a rebasarse eI nivel maximo indicado en la ventanilla. De 10 contrario es posible que el agua condensada acumulada pase al conducto de aire comprimido. Para evacuar el agua condensada, abrir el tornillo de purga. En caso de suciedad, limpiar el cartucho del filtro. b. Valvula reguladora de aire comprimido: No precisa de mantenimiento siem­ pre y cuando esM acoplada detras del filtro. c. Lubricador de aire comprimido: Revisar el nivel de aceite en el indicador y, en caso necesario, rellenar la cantidad precisa. No utilizar tricloroetileno para Iimpiar eI filtro de material p1astico 0 eI recipiente dellubricador. Solo utilizar lubricantes de aceites minerales. Revision de la unidad Capitulo 7 Elementos neumaticos 7.1 Elementos neumaticos de funcionamiento lineal (cilindros) Cilindros de simple efecto En muchos casos es sumamente complicado generar un movimiento lineal con elementos mecanicos accionados por motores electricos. . Los cilindros de simple efecto son accionados unilateral mente par medio de aire comprimido. Esfos cilindros solo pueden efectuar trabajos en un sentido. En consecuencia, solamente se necesita aire para un sentido del movimiento. EI movimiento del cilindro en sentido contrario se efectiJa con un muelle 0 mediante alguna fuerza externa. La fuerza del muelle incorporado tiene que ser capaz de poner aI cilindro en su posicion normal con la suficiente velocidad. La carrera de los cilindros de simple efecto con muelle incorporado esti limitada tan solo por la longitud de la camisa del cilindro. En consecuencia, existen cilindros de simple efecto de hasta aproximadamente 100 mm. Estas unidades de trabajo son utilizadas especialmente para sujetar. expulsar, prensar, elevar, a1imentar etc.. n'l#¥lr ! 1f::e: Cilindros de doble efecto . la carrera de trabajo esta a cargo del muelle mientras que el retroceso se efectua con aire comprimido. En estos cilindros tambi{m se utilizan juntas de labios y membranas. Durante los movimientos.Las juntas son de materiales flexibles (perbun{m) embebidas en un embolo de plastico 0 de metal. Los cilindros de doble efecto se aplican especial mente en aquellos casos en los que es necesario que la fuerza de trabajo actue en ambos sentidos. las juntas se deslizan sobre la superficie interior de la camisa del cilindro. los movimientos en ambos sentidos se producen por efecto del aire comprimido. En la version que muestra el segundo esquema. Tanto el movimiento de avance como el de retroceso tienen una fuerza determinada. En principio la carrera de estos cilindros es ilimitada. Aplicacion: frenos de carnion Ventaja: efecto de frenada incluso en casos de interrupcion de la alimentacion de energfa Cilindros de embolo 1\111\/11 IlrAAA~ V VV v I Tramndose de cilindros de doble efecto. aunque debera tomarse en cuenta el posible pandeo o flexion del vastago durante el movimiento de avance. FR A una presi6n entre 4 hasta 8 bar Ia fricci6n asciende a aproxirnadamente 3 hasta 20% de la fuerza par unidad de superficie.(FR + FF) Cilindros de doble efecto Avance: Fnv = (A. p] . p) . V = P2· VZ La yelocjdad del em bolo es determinada par la secci6n mas pequefia de los conductos de a1imentaci6n.1. Cilindros de simple efecto Fn = (A . de la fuerza de los muelles en eI caso de los cilindros de simple efecto). par la presi6n del aire. ademas. de la superficie de aplicaci6n de la carga sobre eI embolo y del coeflCiente de fricci6n de los elementos de estanqueidad (y. .1 Calculo de los parame­ tros de los cilindros Las fuerzas de los cilindros dependen de la presi6n del aire. p) . P1 .AST) . EI consumo de aire es determinado par eI volumen del cilindro y par la presi6n del aire.7.FA Retroceso: FnR = [ (A . par eI diametro del cilindro y par Ia carga que experimenta eI vastago par efecto de Ia pieza que se esta manipulando. V = P2 .05) • 6 .n: 0.n: Fn = -..063 [m}2 . Vz P1 presion normal 1 bar V cantidad necesaria de aire presion absoluta = sobrepresion + presion nonnal 7 bar cilindro en estado de final de carrera P2 Vz P1 • V V = V = = P2 • Vz P2' Vz P1 7 [bar] .(~ Fn = . consumo de aire P = 6 bar H = 100 mm Conversion: 1 mm 1 bar Fn = A .1 [m] . 0. p .85 . 0. .(FR + D2Jt = = 10-3 m 105 Pa FF) D2.1. 10-3 m3 Jt . P . 4 1 [bar] V = 0. 0. (63 • + D2.r.2 Ejemplos de calculos = 63 mm FR = 10% FF = 5% Magnitudes conocidas: D Incognita: Fn. 105 Fn = 1589 N Consumo de aire Boyle-Marlatt: P1 .002182 m 3 = 2 . p .p .n: ~ .1 ~-3)2 .Cilindros de simple efecto 7. (0. 4 Fnv .0. 10.1 Ap FnR = 0.9 FnR = (a . consumo de aire 10% .7t' = 0. P .7t' = 0. p-AST' P FnR Incognita: Fnv. 105 = 1683 N 2 = 1106 N D2.9 -4- . 6 .AST) .7t' p-~. p .3)2 . =A = 63 mm = 35 mm = 100 mm = 6 bar .AsT) . p .9-D4' D2. P .FR = (A . P .1 Ap (63 .0. Ademas deberan considerarse los siguientes criterios: Carga exterior: 1000 N Valvula accionadora: R 1/8 R 1/4 Velocidad segun diagrama: 45 mm/s 180 mm/s Magnitudes conocidas: D d H p FR Fnv = A . .9 A . FnR.Velo~idad del em bolo En el diagrama puede leerse la velocidad.FR = 0.7t' •P . 1 [m] . VZv P2 . V2 = P2' VZR P1 d 2. V2 VZv VZR = P2 . 0.509 . 1 [bar] = 0. ( 4 1 [bar] V2 = 0. . 10-3 m 3 P1 . V2 = P2 • VZR ( 02.063 [mn 2.VZR P1 V1 presion normal 1 bar cantidad necesaria de aire para el avance V2 P2 cantidad necesaria de aire para el retroceso presion absoluta = sobrepresion + presion normal: 7 bar volumen del cilindro para el avance volumen del cilindro para el retroceso Pl . VZv P1 (0.063 [mJ)2'.n. 7 [bar] .) P2' H ·('4--4-) P1 «0. V1 = P2 • VZv P1 . (0.002182 m3 4 Vl = 2. V2 = 7 [bar] .n. Ademas deberan considerarse los siguientes criterios: Carga exterior: 1000 N Valvula accionadora: R 1/8 Velocidad segun diagrama: 50 mm/s R 1/4 200 mm/s .n.035 [m])2 .1 [m] .Consumo de aire P1 .) 4 ) 10-3 m3 Velocidad del embolo En el diagrarna puede leerse la velocidad del embolo de cilindros de doble efecto. Vl = P2 . 0.182 .001509 = 1.n.n. Las posiciones de conmutaci6n de las valvulas son representadas por un cuadrado: La cantidad de los cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de una valvula.2.1 Generalidades Los mandos neumaticos estan compuestos por elementos selializadores. Dichos elementos son denominados v8Ivulas.7. Las posiciones de conmutaci6n pueden estar indicadas con las letras minusculas a. especialmente en las funciones de arranque. Los elementos sefializadores y de control inciden sobre eI cicio de las unidades de trabajo.2 Valvulas 7. Representaci6n de las vaJvulas En los esquemas se utilizan slmbolos que representan las vilIvulas. Estos srmbolos no ofrecen inforrnaci6n alguna sobre su construcci6n. b. Las vilIvulas son unidades para controlar 0 regular eI arranque. 1A? . se aplica a cualquier tipo constructivo. la intermedia es la normal. de plato. de bola. las valvulas son clasificadas en 5 grupos: 1. eI paro. Valvulas de vias 2. Las conexiones entre conduaos estan indicadas con puntos. Tal es la deflnici6n establecida por la norma DIN I ISO 1219 en concordancia con una recomendaci6n del CETOP (Comite Europeo de Transmisiones Oleo-hidraulicas y Neumaticas). parada y paso. Los bloqueos se marcan con !lneas transversales dentro de los cuadrados. Las conexiones (de alimentaci6n y retorno) se incluyen en los cuadrados que muestran la posici6n normal 0 inicial.. En eI interior de los cuadrados se indica la funci6n y eI efecto de la valvula Las conexiones son indicadas mediante /lneas y las flechas muestran la direcci6n del flujo. Las otras posiciones se obtienen desplazando los cuadrados hasta que coincidan los conductos con las conexiones.. en concordancia con eI uso del concepto a nivel internacional. Si la valvula tiene tres posiciones.2Valvulas de vias Las valvulas de vias inciden en la direcci6n del flujo de aire. y con O. Valvulas reguladoras de caudal 5. sino que mas bien soIamente muestran la funci6n que asume la valvula respectiva. elementos de control y unidades de trabajo. Ia direcci6n. VatvuJas limitadoras y reguladoras de presi6n 4. grifos etc. EI concepto de valvula es generico y.. ya sean valvulas de corredera. Uaves de paso 7. la presi6n y eI paso del medio proveniente de una bomba 0 de un acumulador. VatvuJas de cierre 3. Segun dicha norma. c .2. Triangulo no situado directamente junto aI sfmbolo. X) Valvulas de v/'as: resumen Denominaci6n Posici6n normal Valvula de 2/2 vias cerrada Sfmbolo ~ 1 Valvula de 2/2 vias abierta VaJvula de 3/2 vias cerrada ~ ~ 2 Valvula de 3/2 vfas abierta I. 12.5. S. 14 (Z.Tratimdose de valvuias con muelle de retorno.~ 1 Valvula de 3/3 vras posici6n interrnedia bloqueada 3 If I(~ f17\ I 1R~ .4 1 (A.1 (R. B. Las conexiones estan marcadas con letras may(lsculas para facilitar la correcta identificacion de las conexiones en vatvulas. EI programa de maniobras empieza en la posici6n inicial. Tricingulo situado junto aI sfmbolo.. Conductos de escape de aire con conexi6n a tuberfa (aire de retorno recuperable). sa aplican las siguientes may(lsculas respectivamente: Conductos de trabajo Conexi6n a energfa Escape de aire Conductos de control 2. Concretamente. It T. y. C) (P) 3. T) (10). Conductos de escape de aire sin conexi6n a tuberfa (aire de retorno no recuperable). La posici6n inicial es aquella que asumen las partes rn6viles de la vaJvula cuando esta esta acoplada a un sistema en eI que esta conectada la presi6n de la red 0 la tensi6n electrica. la posici6n normal es aquella en la que las partes m6viles de la valvula asumen una posici6n determinada si la valvula no esm conectada. posicion de ajuste Valvula de 5/2 vias Simbolo 1 3 ~ 1 3 IDM 5 1 3 I I I Valvula de 6/3 vias It XI~lttll II~ La denominacion de una valvula depende de la cantidad de las conexiones controladas y de la cantidad de posiciones. es decir. 2 posiciones (2 cuadrados) Valvula de 4/3 vias: 4 conexiones controladas. EI segundo dfgito indica las posiciones de la valvula. 3 posiciones (3 cuadrados) . la cantidad de conexiones controladas. Ejemplo: Valvula de 3/2 vias: 3 conexiones controladas. EI primer digito de la especificacion indica la cantidad de vias.Denominacion Posicion normal Valvula de 4/2 vias 1 conducto entrada de aire 2 conductos de salida de aire UJOO posicion intermedia bloqueada IH~~lXI Valvula de 4/3 vias En posicion intermedia Valvula de 4/3 vias salida de aire en A y B. Segun la ap/icaci6n es factible equipar a las vaJvulas con los mas diversos tipos de accionamiento. Accionamiento por fuerza ffsica Sfmbolo basico t:C Pulsador tC Palanca Fe Pedal I=C Pulsador Muelle Rodillo Rodillo con retorno en vaclo c::C ' NYC e=C c?C 2. Los sfmbolos que se refieren a los accionamientos se dibujan lateral y horizontalmente junto a los cuadrados. Accionamiento mecanico .2. 7.3 Accionamiento de las valwlas 1. Accionamiento combinado Electroiman y vllIvula auxiliar de servopilotaje Electroiman 0 valvula auxiliar de servopilotaje ~ --trC . Accionamiento por presi6n -accionamiento directo ~ Aumento de fa presi6n ~ Disminuci6n de la presi6n -<C Presi6n diferencial -LJJ -Accionamiento indirecto Presi6n sobre la valvula principal a traves de la valvula auxiliar de servopilotaje Depresion sobre la valvula principal a traves de la valvula auxiliar de servopilotaje 5. Accionamiento electrico Electroiman con 1 arrollamiento activo ~ Con 2 arrollamientos activos en eI mismo sentido uzC Con 2 arrollamientos activos en sentidos opuestos 4.3. La reposici6n puede ser manual 0 por efecto de un muelle. Accionamiento momentaneo (impulso) Conmutaci6n de la valvula por un impulso. La conmutaci6n se produce solo al recibir la valvula un impulso proveniente de un elemento emisor de senales. accionamiento par bot6n. 2. en su potencia. Clasificaci6n segun eI tipo constructivo: Valvulas de asiento Valvulas de asiento esfenco Valvulas de asiento de plato Valvulas de compuerta Valvuas de corredera Valvulas de corredera longitudinal Valvulas de corredera plana longitudinal (Valvula de plato giratorio) 1&::. mecanico. sus posibles accionamientos y conexiones y en su tamano. Accionamiento constante Accionamiento ininterrumpido de la valvula. accionamiento por presi6n directa. neumatico 0 electrico. reposici6n par muelle. EI principio constructivo de la valvula incide directamente en la duraci6n de su vida Util. reposici6n por muelle.Ejemplo 1: Valvula de 3/2 vfas. ininterrumpido hasta la reposici6n. Diferenciaci6n segun la duraci6n del perlodo de activaci6n: 1. Ejemplo 2: ValvUla de 4/2 vfas. ya sea manual.7 Caracterlsticas constructivas de las valvulas de vias . 7.4 Simboloa neumaticos aegun DIN/ISO 1219 Y simbolos especiales no normalizados Compresor Transformaci6n de energCa Bomba a vado Motor neumatico de accionamiento constante con un solo sentido de flujo Motor neumatico de accionamiento constante con dos sentidos de flujo 0= () 0= V Motor neumatico con regulaci6n del volumen de expulsi6n y una direcci6n de flujo ~ Motor neumatico con regulaci6n del volumen de expulsi6n y 2 direcciones de flujo ~ Motor neumatico con Iimitaci6n del campo de giro 1M t>= .2. Cilindro de simple efecto y recuperaci6n por fuerza extema III Cilindro de simple efecto y recuperaci6n por muelle Ohnn/ ItV'].ej. neumatica-hidraulica [J[J . ~n ..}\~~ YV V 'V­ I Cilindro de doble efecto y un vastago III I : : II I : I I Cilindro de doble efecto y doble vastago pasante I Cilindro diferencia/ de un vastago :~ III I .- : Cilindro de doble efecta con amortiguador regulable en los dos lados ~~ Cilindro telesc6pico de simple efecto. recuperaci6n por fuerza extema I l : I Cilindro telesc6pico de doble efecto I :l : I Multiplicador de presion de una clase de fluido WI I I I t~ I~ I Multiplicador de presion para aire y ICquido ~I t~ Convertidor de presion p. 7.~ tl~ I mOO 1 3 4 2 1111: :'13 XI 1 4 Valvula de 4/3 vias Posici6n intennedia de descarga IIIISI XI 1 V8Iwia de 5/2 vfas 2 3 W 51 3 17n .5 Control y regulaci6n de energra Valwla de 2/2 vias Posici6n normal cenada VaIvulas de vfas ~ 1 Valwla de 2/2 vias Posici6n normal abierta Valwla de 3/2 vfas Posici6n normal cenada ~ ~ 2 Valwla de 3/2 vias Posici6n normal abierta I~!l ~~ 1 3 2 Valvula de 3/3 vias Posici6n intennedia cerrada Valwla de 4/2 vCas Valwla de 4/3 vias Posici6n intennedia cerrada II II.2. 3 Valvulas de cierre Valvula de antirretomo sin muelle -()- Valvula de antirretorno con muelle -<:.Valvula de 5/3 vfas Posici6n intermedia cerrada Valvula de vias con posiciones intennedias y dos posiciones finales Valvula de vias.Nr Valvula de antirretorno pilotada Valvula selectora Valvula de descarga rapida de aire Valvula de simultaneidad (sin nonnalizar) ~~ ~ -4§' 2 1 1211(1 J 3 :IP~ 171 .:II£1 5 1 3 I I I b a ~ . sfmbolo simplificado. por ejemplo con 4 conexiones Illi:. Valvulas reguladoras de presion [~ Valvula limitadora de presion regulable rp.~ Valvula de secuencia. regulable I / L.../ 2 I--------=I--'~ Valvula de secuencia con escape de aire (funcion de 3 vfas). regulable (sin normalizar) 12i :; C~-' It TI ~ L.______ c-+-.-..--i 1 Valvula reguladora de presi6n sin orificio para escape de aire. regulable ~ Valvula reguladora de presion con orificio para escape de aire. regulable L~ Valvulas reguladoras de caudal Valvula de estrangulamiento no regulable Valvula de diafragma Valvula de estrangulamiento regulable; accionamiento arbitrario Valvula de estrangulamiento regulable; accionamiento manual Valvula de estrangulamiento regulable. accionamiento mecanico con muelle de recuperacion 171) i ~73 3 1 V " ~ ~ ~ ~ ~ Uaves de paso lJave de paso, sfmbolo simplificado Valvula de estrangulamiento yantirretomo, regulable I~I VBlvula de diafragrna yantirretomo, regulable I~I Valvulas reguladoras de caudal con valvula de antirretomo en paralelo 7.2.6Transmisi6n de energfa Fuente de energfa 0 Conducto de trabajo Conducto de rnando ---- Conducto de escape ------- Conducto flexible ~ 4 Conducto electrico Uni6n fija de conductos + -L 17~ Cruce de conductos Purga de aire ++ -.::I:­ Escape sin conexi6n a tubo ~ Escape con conexi6n a tubo y Toma de presi6n tapada -4 Torna de presi6n con conducto ~f~ Acoplamiento rapido acoplado; sin vatvulas de cierre mecanico -+It-+- Acoplamiento rapido acoplado; con vaJwlas de cierre mecanico --<1.>-KO- Acoplamiento rapido desacoplado; cond ucto abierto Acoplamiento rapido desacoplado; conducto cerrado por valvula de cierre Uni6n giratoria de un solo paso 174 ~ ---<)-I -e­ Uni6n giratoria de dos pasos =e= Silenciador -tIl d> Acumulador neumatico --c=r- Filtro Purga de accionamiento manual Purga autornatica -<1>- -y-y- Filtro con purga automatica -y Secador --¢- Lubricador Unidad de mantenimiento (filtro, valvula reguladora de presi6n, lubricador y manometro); sfmbolo simplificado Refrigerador -<>iB- +­ Accionamiento de elementos mecanicos Eje con giro en dos direcciones =+= Retenci6n con fiador y muesca ~ Enclavamiento (sfmbolo de mando del desenclavamiento) Q Basculador tr'i ~ I Mecanismo de articulaci6n sencillo fF Mecanismo de articulaci6n con palanca transversal =fF Mecanismo de articulaci6n con punto fijo TIpos de accionamiento Accionamiento ffsico ~ Eje con giro en una direcci6n ~ Sfmbolo basico ~ Pulsador cr=C Palanca FC 17t::. Accionamiento mscanico Empujador 0 palpador c::C Muelle v¥C Rod ill 0 Rodillo escamoteable con efecto en una sola direcci6n Antena (sin normalizar) ~ &=C ~ Accionamiento electrico Sistema electromagnetico con un arrollamiento activo rzC Sistema electromagnetico con 2 arrollamientos que actUan en sentidos opuestos Q: Motor electrico de giro continuo Motor posicionador electrico ®fL ~ 1'77 -Accionamiento par presiOn Accionamiento directo par aumento de la presi6n Accionamiento directo par disminuci6n de la presion Accionamiento par secciones diferentes --r>-C ~ -C~ Centrado par presi6n ~~ Centrado par muelle ~~ Accionamiento indirecto par aumento de la presi6n (servopilotaje) -C Accionamiento indirecto par disminuci6n de la presion -C Accionamiento par aumento de la presi6n mediante amplfficador (sin normalizar) -C Accionamiento indirecto par aumento de la presi6n y mediante amplfficador (sin normalizar) -eC Accionamiento par aumento de la presiOn; efecto alternativo (sin nonnalizar) +-] 1"7Q Accionamiento combinado Electroiman y valvula auxiliar de servopilotaje Electroiman 0 valvula auxiliar de servopilotaje Electroiman 0 accionamiento manual con muelle de recuperacion rITC E ~ Sfmbolo general + Indicar explicacion en nota al pie de pagina 17Q . ~fM .2.7.1 bar a 6 bar) Convertidores de seliales (sin normalizar) Eh~ctrico-Neurnatico Neurnatico-Electrico 1M 4~f- ~f:tl.5 mbar a 100 mbar) 4~f0 Amplificador de caudal Valvula de 3/2 vras con amplificador (por ejemplo de 0.7 Elementos complementarios Man6metro Man6metro diferencial Amplificador Amplificador (por ejemplo de 0. I"fl t?m Contador de sustraccion ~1{2~ 1 Contador diferencial ~ ~ ~ ~ 14 Contador de adicion Termometro Caudalfmetro (caudal) 10 cp V Contador totalizador (volumen) -©- Contacto electrico por presion _l~ 2 4 181 Contadores . 8Interruptores de contacto I Simbolos especiales Elementos de conmutaci6n (Sin norma) ~ ~ -V-0 Detector reflex ~ Tobera en general. en especial: tobera para barrera deaire 1-­ Tobera receptora de barrera de aire Detector por obturaci6n de fuga Barrera de aire en horquilla 1R' 11 ~ B (lSE lfl: .2.Sensor de presi6n Sensor de temperatura Sensor de caudal Indicador 7. .. z ." • '" .. """.•• :-..• •.... x .~~ Capitulo 8 Simbolos electricos 183 .':-.. ~:...:::.• • ' ...' ..":. :-.:...~ <. interruptor normalmente cerrado Interruptores I conmutadores especiafes ~ ) ( Conmutador.1 Sfmbolos de interrup­ tores segun DIN 40900 (marzo de 1988) Elementos de interrupci6n I conmutaci6n Activador. interruptor normal mente abierto con tres posiciones I I Interruptor normalmente abierto (sin recuperaci6n automatica) Interruptor normalmente cerrado (sin recuperaci6n automatica) t ~ t . conexi6n alternativa \1 Activador. interruptor normal mente abierto Desactivador.8. ~ 7 f ~ ~ ~ .Interruptor normalmente abierto 1 cierra antes que 2 Interruptor normalmente cerrado 1 abre antes que 2 Conmutador sin interrupci6n conmutador secuencial Conmutador sin interrupcion conmutador secuencial sfmbolo de altemativa Interruptor gemelo normalmente cerrado Interruptor gemelo normalmente abierto Contacto pasajero contacto en ambas direcciones Contacto pasajero contacto solo en direcci6n de la flecha I I J-------~ .(------J ) . cierra con retardo Interruptor normal mente abierto. accionamiento manual girando 186 I 1:-) . accionamiento manual presionando Interruptor normal mente cerrado. accionamiento manual tirando E~ r v -{ I Interruptor normal mente abierto. cierra con retardo Interruptor normal mente cerrado.-~--- Interruptores con retardo de contacto 0 de interrupci6n de contacto Interruptor normal mente cerrado. abre con retardo Interruptor normal mente abierto. accionamiento manual. sfmbolo general I-l I Pulsador con interruptor norma/mente abierto. abre con retardo Interruptores con accionamiento ~ + t ~ ~ i +~ I Pulsador con interruptor norma/mente abierto. pedal r-- Accionamiento manual.- Otros accionamientos. lIave tubular C)--­ Sensor.ej. sfmbolo general. p. accionamiento manual.ej.::::::-:-_ --~~- Accionamiento motriz.Accionamiento par balancfn 1=-. p.ej. sfmbolo general 0-- Accionamiento motriz por cilindro [8--'I Accionamiento par elevaci6n manual 0--­ 1Q7 . leva 0----v-- Muesca de retenci6n Bloqueo en una direcci6n Bloqueo en dos direcciones ___1'. p. ej. sfmbolo altemativo Cz:J Aooionamiento electromecanico con dos arrollamientos de efecto sincronizado ~ Accionamiento electromecanico con dos arrollamientos de efecto sincronizado. sfmbolo alternativo 188 c¢J qn A¢ A¢ . contactor electrornagnetico ¢ Accionamiento de caracterfsticas especiales. rele. sfmbolo general ~ Cerrojo de cambio con desendavamiento electromecanico -$- Accionamiento electromecanico.ej. sfmbolo general.Accionamientos electromeca­ nicos y electromagneticos Aooionamiento. p. sfmbolo alternativo Accionamiento electromecanico con dos arrollamientos de efecto sincronizado. con indicaci6n de un arrollamiento activo ¢l Accionamiento electromecanico con indicaci6n de un arrollamiento activo. p. i 189 ..c. intensidad maxima de corriente.. ej. ¢ Rele termico cp . sfmbolo a1ternativo ~ Accionamiento electromecanico con indicaci6n de la resistencia de c. p.Accionamiento electromecanico con dos arrollamientos de efecto opuesto ~ Accionamiento electromecanico con dos arrollamientos de efecto opuesto. 500 ohmios c$c Accionamiento electromecancio con indicaci6n de un parametro electrica. p. ej. srmbolo alternativo ¢-v- Accionamiento electromecanico excitado 190 ~¢ . ¢ Accionamiento electromecanico con dos posiciones actives $ Accionamiento electromecanico con dos posiciones activas.a.Accionamientos electromeca­ nicos para reles y contactores electromagneticos Accionamiento electromecanico con retardo a la conexi6n ¢ Accionamiento electromecanico con retardo a la desconexi6n ¢ Accionamiento electromecanico con retardo a la conexi6n y desconexi6n ~ Rele de apoyo ¢ Rele de adherencia par rnagnetismo residual ¢ Relede c. Interruptor normal mente abierto con recuperaci6n autornatica.--~ Rele biestable Rei€! intermitente ~--\ Rele con accionamiento retardado rele temporizador Rei€! con desconexi6n retardada rele temporizador 191 . en estado de excitaci6n Contactor electromagnetico 0 rele con cuatro contactos normal mente abiertos y uno normal mente cerrado Contactor electrornagnetico I Rei€! de impulsos de corriente cp---.. un contacto normal mente cerrado abre y cierra sin retardo.Rele temporizador. el contacto normal mente abierto cierra con retardo Valvula de accionamiento electromagnetico Electrovalvula abierta Acoplamiento de accionamiento electromagnetico. el contacto normal mente cerrado abre y cierra sin retardo. los contactos normalmente abiertos cierran con retardo Rele temporizador. acoplado Iman de elevaci6n Iman giratorio 192 . un contacto normal mente cerrado abre con retardo. 2 Transformadores segrln A1temativas(xj Sobina de inductancia DIN 40714 ~ ~ ~ Transformador con 2 devanados separados Transformador con 3 devanados separados Transformador econ6mico r---.8. ~ ~ H Sobina de inductancia de regulaci6n continua ~ Transformador de regulaci6n escaIonada ~ 1) Los simbolos que se refieran al mismo elemento pueden usarse alternativamente 10'1 . indicadores y alarmas segun DIN 40708 Sfmbolo general. intermitente Idem con control de intensidad Indicadores con reposici6n automatica ) II Idem con lampara de ne6n <P Indicador de aguja. ventanilla $ Contador Bocina Sfmbolo general Idem con indicaci6n del tipo de corriente Sirena $ I 51mbolo gene." inA ..3 Testigos. en especial bombilla Testigos luminosos Idem.8. . Impulso triangular -"- Impulso inductivo Jy­ Conexi6n en serie I Conexi6n en paralelo Conexi6n en puente Corriente altema Impulsos eh~ctrico Tipos generales de conexi6n I II ¢ Sistema de corriente trifasica Conexi6n en triangulo Conexi6n en estrella y 195 ...4 Tipos de tensi6n y de corriente. simbolo altemativo Sfmbolo general rv Con indicaci6n de la frecuencia rv Corriente continua 0 alterna Corriente mixta - f'.n.J ~ Impulsos de corriente .... tipos de con­ mutaci6n DIN 40710 Tensi6n..8. corriente Corriente contfnua Sfmbolo general Idem. 5 Uneas y conexiones DIN 40711 Uneas (incluyendo cables y segmentos) Unea en general Relacion de la longitud de la Irnea 3:1 Idem.. este sfmbolo se utiliza si es necesario hacer una diferenciacion ---- Unea m6vil (a pulso) Unea con indentificaci6n de la aplicaci6n Unea para conexi6n a tierra. borne) 196 + + -L . ej. a neutro y conexi6n de protecci6n Conexiones de lineas -t Conexi6n conductora de Uneas Conexi6n fija Conexion retirable (p.J­ .8. 7 Maquinas DIN 40715 0 8 CD 8 ® @ ® @ 197 . desviaci6n hacia amboslados CD Medidor de intensidad de corriente con indicaci6n en amperios Medidor de tension de corriente con indicaci6n en milivoltios Medidor de tensi6n para tensi6n de corriente contfnua yalterna Medidor multiple con unidades para tensi6n. sfmbolo general sin indicaci6n de la magnitud medida. sfmbolo general 8. sfmbolo general Motor de corriente contfnua. intensidad y resistencia Generador de corriente contfnua. sfmbolo general sin indicaci6n de la magnitud medida ~ Instrumento de medici6n. sfmbolo general Generador de corriente trifasica.6 Instrumentas de medici6n DIN 40716 8. sfmbolo general Motor de corriente trifasica.Instrumento de medici6n. elementos combinados. equipos con tecnica de control.Tipo de elemento I Ejemplos caci6n A Grupos de elementos. term6metro de resistencia. elementos biestables. contadores de impulsos. iniciadores de proximidad. micr6fonos. enlaces l6gicos como p. convertidores de medici6n. registros de desplazamento. bandas extensometricas.ej. tales como tarjetas. sistemas digitaJes. retardadores. dinamometros. sincros. altavoces. elementos termicos. fotorresistencias. elementos temporizadores. transmisores de presi6n. bloqueadores de seliales. emisor de campo giratorio. memorias en discos.. elementos incorporados. termo-cel ulas. maser. circuitos integrados con funciones binarias y digitales.8 Letras de identificaci6n del tipo de elemento operacional DIN 40719 Parte 2 (junio de 1978) Identifi. enlace Y u 0. registros generales. grupos parciales Amplificadores* con v8Jvulas 0 transistores. memorias de tamber y de cintas rnagneticas. temperatura C Condensadores D Elementos binarios. funciones de almacenamiento y memoria como p. cajas de medici6n de presi6n. memorias de nudeos. reguladores y calculadores digitaJes. amplificadores electromagneticos*. transmisores piezoelectricos. *) Observaci6n: A nivel nacional se utiliza la letra N para estos elementos. transmisores de revoluciones. cajas de medici6n de dilataci6n. combinaci6n de aparatos. m6dulos. sistemas de retardo Unidad de memoria. a1ternadores tacometricos.ej. cantidad. Dicha letra no esta ocupada par la nomenclatura IEC. grabadoras. conductos de retardo. elementos monoestables. convertidores de cristal. bastidores. densidad. transmisores de velocidad. emisores de impulsos.8. mando y calculo binario y digital. convertidores digitales de trayectos y angulos. placas enchufables. grupos de elementos y grupos parciales de elementos que conforman una unidad constructiva y que no pueden ser clasificados especfficamente en una de las demas letras de identificacion. nivel. sondas Hall. aparatos con memoria en cintas magneticas. celulas fotoelectricas. 198 . laser. B Convertidores de magnitudes no electricas a magnitudes eJectricas 0 viceversa Sensores termoelectricos. unidades de mando locales etc. Filtros electricos. sistemas de ventilacion. reles de trampilla. de confirmacion de seiiales. recipientes de compensaci6n. L Inductancias Bobinas de estrangulamiento. interruptores de proteccion en telecomunicaci6n. Activadores magneticos. J Sin ocupar K Reles. sistemas electronicos de control de seflales. conductores de sobretension. M Motores 199 . convertidores de frecuencia giratorios. fusibles roscados) sistemas de descarga de sobretensi6n. H Sistemas de aviso Sistemas de aviso 6ptico y acustico. F Sistemas de protecci6n Fusibles (fusibles fin~s. cortacircuitos bimetalicos. osciladores de cuarzo. sistemas para aviso de tiempo y de peligro. reles temporizadores. reles intermitentes y reles Reed. de funcionamiento. interruptores protectores de Irneas de instalacion. sistemas de carga. sistemas de aviso de secuencias. seiiales luminosas.E Diversos Sistemas de iluminaci6n. vallas electricas. equipos de alimentacion. contactores secundarios. bloqueadores de ondas. osciladores. presostatos. cadenci6metros. contactores electromagneticos Contactores electromagneticos de potencia. fuentes de alimentaci6n de corriente Generadores giratorios. de control de Irneas. generadores y convertidores estaticos. sistemas de calefacci6n. sistemas de registro de maniobras. reles de protecci6n. acumuladores electricos. interruptores par fuerza centrifuga. G Generadores. sistemas que no aparecen en otro lugar de esta nomenclatura. resistencias de frenado. conmutadores estrella-tnangulo. interruptores de instalaciones. 200 corriente. conmutadores. transductores. pulsadores. contactos par conmutacion numerica. control y alimentacion Q Elementos de conmutaci6n para corriente de alta intensidad Disyuntores. unidades de emisi6n de 6rdenes. . interruptores en rapidos. S Interruptores. pulsadores giratorios. conductores con coeficiente de temperatura negativo. codificadores. cortacircuitos. emisores de impulsos. circuitos integrados con funciones anal6gicas. re6statos de arranque. conmutadores de celula. amplificadores operacionales. de separaci6n y de mando. . convertidor de impedancias. separadores de seguridad. relojes. rodillos de contacto. tomas de medici6n. reguladores electronicos y electromecanicos. T Transformadores Transforrnadores de tensi6n. contadores). selectores. contadores mecamcos. R Resistencias Resistencias regulables. impresi6n y contaje. resistencias en derivaciones. seccionadores bajo carga. seccionadores de carga. interruptores en circuito de corriente principal. m6dulos incorporados. interruptores en sistemas de proteccion. re6statos de regulaci6n. rodillos de mando. indicadores binarios de estado. adaptadores de control. selectores decadicos. resistencias fljas. sistemas de medici6n con indicaci6n y registro binario y digital (indicadores. potenci6metros.N Amplificadores. resistencias de medici6n. selectores giratorios. oscilografos. simuladores. acoplador de pasos. copiadoras. discos selectores. teclas de funciones. resistencias de circuitos secundarios. registradores. conductores termicos. interruptores de final de carrera. reguladores y calculadoras anal6gicos. selectores Interruptores de mando. tranforrnadores de transforrnadores de la red. visualizadores de datos. reguladores Equipos de la tecnica anal6gica de control y regulacion. pulsadores luminosos. cambiadores de polos. interruptores de confirrnacion de mando. amplificadores adaptadores de impedancias. interruptores de seguridad para motores. conmutadores de puntos de medicion. P Equipos de medici6n y de control Sistemas de medici6n con indicacion. separadores. teclas. tensi6n contfnua. convertidores de mercurio. distribuidores. codificadores. Y Unidades mecanicas accionadas electricamente Frenos. gufaondas. bloqueos mecanicos. X Bornes. inversores. terminates en horquilla Reguladores dinamicos. terminales. enchufes de cables. convertidores de paralelo-serie. gui'aondas. convertidores de magnitudes electricas en otras magnitudes electricas Discriminadores. acoplamientos ajustados de gufaondas. electroimanes de bloqueo. convertidores de frecuencia-tensi6n. enchufes de control. optocopladores. W Vias de transmisi6n. dipolos. filtros RIC y UC. diodos. limitadores. vaJvulas neumaticas. flItros de banda. maquinas de escribir electricas. telefonfa y radiofonfa por ondas portadoras en Ifneas de alta tensi6n. decodificadores telegraflcos. terminales de medici6n. flltros de cristal. diodos tipo Esaki. moduladores de frecuencia. regletas coIectoras. separadores de niveles de senates. filtros adivos. embragues. elevadores. cables. antenas Hilos de conexi6n. diodos capacitivos. vatvulas indicadoras. triacs. convertidores serie-paralelo. valvulas de descarga de gases. motores regulables. potenci6metros. sistemas antiparasitarios y antichispas. conductores de IlIZ. regletas de soIdadura. convertidores de frecuencia. antenas parab61icas. semiconductores Vatvulas de electrones. regletas de barnes. fibros Correctores. Ifneas de telecomunicaci6n. tra2adores. tiristores. transistores. equipos de mando a distancia V ValVUlas. enchufes de programaci6n. vatvulas amplificadoras. conductores coaxiales. tiratrones. jacks. convertidores digital-anal6gicos. enchufes multiples. imanes permanentes. desviaciones de frecuencias. demoduladores. convertidores de comente contrnua . flltros de baja frecuencia. distribuidores de regletas cruzadas. enchufes coaxiaIes. convertidores anal6gico-digitales. distribuidores de enchufes. ?n1 . enchufes Enchufes separadores. demoduladores de frecuencia. flltros de alta frecuencia. bobinas hfbridas. convertidores de codificaci6n. Z Terminales. impresoras. ventilaciones de frenos. teletipos. diodos Zener. convertidores de intensidad-tensi6n.U Moduladores. compensadores. sistemas de amortiguaci6n. por ejemplo.. -r----I I L--+U. ademas.. -. Los esquemas varian algo de pars en pars..9. . Para eI experto.8.. L. . . eI esquema de distribuci6n es eI documento de trabajo mas importante para eI montaje de mandos electricos y. Con eI fin de representar las funciones de los equipos y eI flujo de la comente de sistemas completos se utilizan diversos tipos de esquemas. I(neas).•. -..---i---.. _.l... Sin embargo... 8. en eI de los aparatos electrodomesticos y para cableados simples de equipos individuales instalados en fabricas.--­ I --/­ . para su mantenimiento y reparaci6n.::t~=t-. eI esquema de conexiones efectivas se welve demasiado complicado y diffcilmente permite reconocer las secuencias funcionales. este tipo de esquema no refleja la distribuci6n espacial de cada una de las unidades. aunque se estan desplegando esfuerzos por obtener esquemas homogeneos a nivel internacional. En este capftulo se explicaran los mas importantes.' ..I ~__ ---­ . .9 Tipos de esquemas de distribuci6n Los esquemas electricos representan instalaciones y equipos electricos en concordancia con los s(mbolos establecidos en las normas lEe 0 DIN.. _..1 Esquema de conexiones efectivas EI esquema de conexiones efectivas incluye todos los detalles (equipos. Si eI equipo tiene un sistema de conexionado complicado. ----------. Estos esquernas se utilizan.. 53 Paro Giro hacia la derecha . I I L I... 380 V 50Hz Ll----~------~-----------­ L2----+-~----~--~------­ L3----+--+-----+--~~-----­ F2 .L S2 Giro hacia la izquierda 202 -L 51 . u v w . en eI sector de la electricidad del autom6vil.I I I --.. .. Para mayor claridad. (en eI ejemplo de la pllg. Ademas. todas las unidades estan provistas de un numero a de una letra. De este modo eI esquema es tacil de leer y ofrece informaciones claras sabre eI funcionamiento del mando respectivo. Circuito de mando Circuito de patencia Ll-~------------- Ll--_-----------­ 380\1 50Hz F2 23 24 K:C:J­ - Klc:::J­ Kt u v w Para identificar a los emisores de seiiales se utiliza la letra S a los numeros correlativos 1.. Dichas unidades pueden estar repartidas en todo eI esquema.. 2. reJas) en los circuitos necesarios para el funcionamiento del mando. S2-GIRO DER.En los esquemas de circuitos electricos no se muestran los contextos tecnicos entre cada una de las unidades. Los esquemas de circuitos electricos ubican las diversas unidades (contactos normalmente abiertos a cerrados. 193: S1-DESCONEXION. S3-GIRO IZQ. Ademas. eI esquema es dividido en un circuito de mando y un circuito de patencia.).9. eI trabajo de diseiio es mas sencillo y tambien es mas taciJ encontrar errores. 203 8. 3 .2 Esquema de circuitos electricos . En estos esquemas tampoco se toma en cuenta la distribuci6n espacial de cada una de las unidades. a diferencia del esquema de conexiones efectivas. con 10 que par 10 general es posible que las Ifneas sean rectas y se produzcan pacos cruces. F2 M 204 Interruptor principal Reles Fusibles Motor K2c:J- . 8. 2. siendo accionados varios interruptores normal mente abiertos 0 cerrados por dichos reles.Los reles 0 contactores electromagneticos son identificados con una K y con los numeros 1. La identificacion de las unidades siempre se coloca en el lade izquierdo del sfmbolo respectiv~. La lectura del esquema no ofrece problemas ya que el circuito de potencia esta separado del circuito de mando y. 3 . (ejemplo K1 y K2). Los esquemas generales solo incluyen el circuito principal 0 de potencia. EI primer dfgito es una numeracion correlativa. Por esta razon es recomendable que los esquemas electroneumaticos sean concebidos como esquemas de circuitos.. K2 Fl. 2 para el contacto normal­ mente cerrado y 3.9.3 Esquemas generales Estos esquemas exigen ciertos conocimientos tecnicos mfnimos puesto que incluyen simbolos abreviados que son muy diferentes a los sfmbolos utilizados en los esquemas de circuitos. porque cada una de las unidades y de las funciones estan debidamente identificadas. ademas. U. Tambien se utilizan numeros para diferenciar los contactos.. 4 para el contacto normal mente abierto. EI contacto normal mente cerrado es identificado con Y eI normalmente abierto con 11 21 31 122232 132333 142434 Es decir 1.l S1 Sl K1. 8.4 Esquema de conexionado Este esquema es utilizado como plano de conexiones extemas. En este esquema. los elementos estan ubicados en concordancia con su ubicaci6n real. 8.9. Los conductos se juntan y se vue/ven a ramificar delante del elemento exterior.5 Esquema de conexi6n entre elementos uvw'" 1 2 3 1 2 3 .9.En este esquema se muestran los concluctos dentro de un elemento 0 las conexiones entre grupos de elementos de un sistema. ?nR . 9 Capitulo 9 Conexiones basicas ( electroneumatica) . 207 .. . La vSlvula de 3/2 vfas conmuta a su posici6n inicial y eI cilindro retrocede a su posici6n normal.. 208 .~ Y1 1! soluci6n: Cerrando eI interruptor S1 se cierra eI circuito. En la bobina Y1 se produce un campo magnetico.....9. A 3 r K1 14 Al Kl. Soitando eI pulsador S1 se interrumpe eI circuito. EI aire fluye de (1) hacia (2). con 10 que eI cilindro avanza hasta eI final de carrera. con 10 que desaparece eI campo rnagnetico en la bobina Y1. EI inducido abre eI paso aI aire comprimido. AI soltarlo.1 Control de un cilindro de simple eleelo EI embolo de un cilindro de simple efecto debera avanzar cuando se accione un pulsador. el cilindro debera retroceder a su posicion normal.. En los mandos que se ofrecen a continuacion se presentan siempre ambas posibilidades. el rele K1 es accionado por el interruptor Sl. EI contacto normalmente abierto del rele K1 activa la bobina Y1 (activaci6n indirecta). Se debera optar por la segunda soIuci6n si la senal de Sl no es suficiente para activar la bobina Y1 0 si se continua trabajando con otra tension (220 V). las funciones son identicas a las de la primera soluci6n.. K3. Por 10 demas. K2. Ademas tambien debera conmutarse a traves del rele si fuese necesario incluir enlaces y bJoqueos. Tratandose de mandos con varios reles K1. etc.2i! soluci6n: En esta segunda soluci6n. 209 . la lactura del esquema sera mas sencilla si se indica en que circuito se encuentran los contactos respectivos. dicho cilindro debara retroceder a su posici6n normal.9. EI cilindro avanza hasta eI final de carrera. con 10 que eI cilindro retrocede a su posici6n normal. el muelle de recuperaci6n de la v8Jvula de vias cumple con su funci6n. A A -""'-L +--'---r SlE- Kt 14 At Yl A2 Soluci6n: EI control del cilindro de doble efecto sa efectUa mediante una valvula de 4/2 vias 0 con una de 5/2 vias. 210 .2 Control de un cilindro de doble etecto AI igual que en eI mando descrito anteriormente. AI soItar eI pulsador S1. al volver a soltarlo. tam bien en este caso debara avanzar un cUindro al accionar eI pulsador y. Accionando eI pulsador S1 se excita la bobina Y1 y eI sistema de servopilotaje neumatico actUa sobre la v8Jvula de vias. EI avance hacia eI final de carrera debera p<X. A A A1 Y1 K1 Soluci6n: Con los pulsadores S1 0 S2 se excita la bobina Y1. Soitando los pulsadores se interrumpe Ia sefial en Y1. con 10 que conmuta nuevamente la valvula y eI cilindro welve a su posici6n normal.3 Circuitos paralelos (cilindro de simple o doble efecto) . La vlllwia de vfas (3/2 6 5/2 vfas) conmuta. con 10 que el cilindro avanza hasta eI final de carrera. 211 9.EI cilindro esta en su posici6n normal.ier activarse desde dos puntos. en su posici6n normal. De este modo. EI cilinclro debera avanzar si se accionan dos pulsadores. con 10 que se produce la ex:citaci6n de la bobina Y1 y la conmutaci6n de la valvula.4 Circuitos en serie (cilindro de simple o doble efecto) EI cilindro esta. A A V1 Yl 5 1 3 +T + SE-i s1 E- S2E- S2E­ 1 Kl L 14 1 A1 V1 Soluci6n: Activando los pulsadores Sl y S2. eI cilinclro puede volver a su posici6n normal.9. Soitando eI pulsador Sl 0 S2. Y1 ya no recibe seilal. 212 . EI cilinclro avanza hasta eI final de carrera. se cierra eI circuito. dado que en ese estado la valvula vuelve a conmutar. eI cDindro debera avanzar hasta eI final de carrera.5 Control indirecto bilateral . se excita Is bobins Y2 y eI cilindro vuelve a su posici6n normal par efecto de la v8lwla de 3/2 6 5/2 vfas..- AI accionarse el pulsador S1. A A 13 513 ·-r--j SIt­ V1 SoJuci6n: Pulsando S1 se excita la bobina Y1 y la valvula (de 3/2 6 5/2 vfas) conmuta. 213 9.. EI cilindro debera rnantener esa posici6n hasta que se active eI retroceso con eI pulsador S2. EI cilindro avanza y mantiene su posici6n de final de carrera hasta que la bobina Y2 reciba una setiaJ de S2. Cuando se produce dicha setiaJ. Este interruptor excita Ia bobina Y2. con 10 que el cilindro puede retroceder a su posici6n normal. con 10 que el cilindro avanza hasta eI final de carrera. siempre y cuando se haya soltado el pulsador S1. eI cilindro actUs sabre el final de carrera S2. Una vez a1canzada esa posici6n. 214 .9. eI cilindro debera retroceder automaticamente.6 Control del retroceso automatico de un cilindro EI cilindro debera avanzar hasta eI final de carrera cuando se acciona un pulsador. S2 A I I S2(r VI r S20- K1 L 14 K2 14 Kl SoluCi6n: Pulsando S1 se excita Ia bobina Y1. Una vez a1canzada la posici6n de final de carrera. 52 51 A 4 2 Y2 Y1 51 3 . 215 9. En ese estado. eI cilindro avanza y retrocede. con 10 que eI cilindro se detiene en su posici6n nonnal. eI cilindro deberS avanzar y retroceder hasta que deje de activarse dicho interruptor. No obstante. Estos interruptores emiten respectivamente una sena! para eI avance y otra para eI retroceso. 51 emite su sefiaJ soIamente si esta activado 83.7 Movimentos oscilantes de un cilindro de dob'e efecto . I S2Q- I 1 I 1<1 In 14 K2 1.AI activarse un interruptor.. AI desconectar eI interruptor 83. la bobina Y1 ya no recibe sena!. eI cilindro deberS retroceder a su posicion nonnal.3 14 VI Soluci6n: En ambos extremos del cilindro hay un final de carrera de accionamiento mecanico (51 y 52). Entonces. Si eI interruptor de PARO esta conectado en serie con eI contacto auxiliar norrnalmente abierto. Un contacto normalmente abierto del rele K1 mantiene eI estado de autorretenci6n. entonces predominara eI circuito de DESACTIVACION. Para desactivar eI circuito de autorretenci6n es necesario incluir un pulsador de PARO. La incorporaci6n del interruptor de PARO decide sobre Ia predominancia respectiva. aI igual como vieramos ya en eI circuito anterior. en este caso eI interruptor de PARO se encuentra conectado en serie con eI interruptor de MARCHA. Tratandose de mandos mas complejos (cadenas secuenciales). dependiendo de la apiicaci6n concreta. 216 .8 Circuito de autorretenci6n En los mandos electroneumaticos son necesarios los circuitos de autorretenci6n si tienen que memorizarse las senales electricas. siempre predominara la sefial MARCHA. Si dicha memoria se realiza mediante un circuito de autorretencion en la parte electrica. es posible prever la funci6n de memoria en la parte neumatica. en conexi6n en paralelo en eI circuito "DESACTIVACION priOritaria". Si eI interruptor de PARO esta conectado en serie con el interruptor de MARCHA. en eI circuito "ACTIVACION prioritaria". En la tecnica de manclo se habla de dos tipos de circuitos de autorretenci6n: de ACTIVACION prioritaria 0 de DESACTIVACION prioritaria. Esta conexi6n en paralelo evita que eI rele K1 desconecte si cesa Ia sei1aI del pulsador MARCHA. Para que eI rele mantenga su estado de excitacion aI soltar el pulsador MARCHA. con 10 que cierran los contactos.9. esta conectado en serie con eI contacto normalmente abierto del rele K1. en la parte electrica 0 en am bas. es factible utilizar vatvulas neumaticas con reposici6n por muelle. No obstante. se conecta en paralelo aI pulsador MARCHA un contacto normalmente abierto del rele K1. Este pulsador. 1 MARCHA E- L 14 PARO Kl ACTlVACION prioritaria A2 DESACTlVACION prioritaria Funcionamiento del circuito de autorretenci6n: Con eI pulsador MARCHA se excita eI rele K1. EI cilindro avanza hasta eI final de carrera.. Un contacto normal mente abierto del rela K1 esta conectado en para/elo con dicho pulsador 81.. EI contacto norrnalmente abierto K1 23/24 excita la bobina..... can 10 que el cilindro welve a su posici6n normal. Y1.EI embolo de un cilindro de simple 0 doble efecto debera avanzar y mantener su posici6n en eI final de carrera hasta que una.9 Control de un cilindro de simple 0 doble efecto con autorretenci6n .. 9.. Con eI pulsador 82 (PARO) se interrumpe eI circuito hacia eI rela K1. Todas las funciones del rela K1 welven a su posici6n normal. De este modo tambian se interrumpe eI circuito de la bobina Y1.. En este estado actua eI muelle de recuperaci6n de la valvula de vfas.. segunda seiial provoque su retroceso a posici6n normal... Ese contacto mantiene la alimentaci6n del rela K1.. A A Y1 3 51t (MAACHA) ___--~ K1 14 24 Y1 . Soluci6n: Con eI pulsador 81 (MARCHA) se excita eI rela K1. 10 Control del retroceso automcitico con detector de final de carrera EI cilindro debera avanzar hasta el final de carrera al activarse un interruptor de MARCHA. EI rela K1 conmuta a su estado normal.9. $i el cilindro ha IIegado al final de la carrera y si eI pulsador $1 ya no esta activado. el cilindro retrocede por efeeto del final de carrera $2. el contacto normal mente abierto de K1 abre eI circuito hacia la bobina Y1. La bobina de la valvula de 5/2 vIas conmuta. 52 A I r Kl 24 VI Soluci6n: EI cilindro avanza hasta eI final de carrera por activacion del pulsador $1 (MARCHA). EI estado de autorretencion es cancelado cuando actlia el final de carrera. . AJ alcanzar dicha posicion. con 10 que eI cilindro puede retroceder. debera retroceder automaticamente a su posicion normal. Para ello debera haber cesado fa activacion del pulsador de MARCHA. Rete temporizador con respuesta retardada Diagrama de tiempo te 1~--~----------~---­ :Sl ENTRADA O~--~----------~--~ 1. tienen que estar provistos de un rele temporizador.11 Mandos con temporizaci6n . que en la actualidad suelen ser reles electr6nicos. Los reles temporizadores. Concretamente. mientras que otros son controlados combinadamente tanto por eI tiempo como par eI recorrido. tienen dos estados temporizadores bcisicos. puede tratarse de reles con respuesta retardada 0 con desconexi6n retard ada.Los mandos que prevean una secuencia detenninada en eI tiempo.---T---~~---'---­ SAUDA O~--+-----~--~~--­ tv tv = Tiempo de retardo ajustado te = Tiempo de la sefia/ de entrada 219 9. Existen mandos detenninados unicamente por eI tiempo. 220 .---9. La electrovaIvula conmuta aI cerrarse dicho contacto.12 Control de un cilindro de doble efeelo con temporizaci6n (respuesta retardada) EI cilindro debera avanzar si se acciona eI pulsador 81 Qmpulso corto). S1E­ MARCHA S2~ i K1 L L K2­ 14 18 At A2 8oluci6n: Activando manualmente eI pulsador 81 (MARCHA) se excita eI rele K1. La consulta sobre la posici6n del cilindro se efectUs mediante un interruptor de final de carrera. A S2 Yl Y2 513 + r . donde actua sobre eI final de carrera 82. La valvula conmuta. EI cilindro debera mantener su posici6n de final de carrera durante 10 segundos y entonces retroceder automaticamente. EI contacto normal mente abierto 17. EI contacto normalmente abierto 13.18 del rele temporizador excita la bobina electromagnetica Y2 de la valvula de vras despues de transcurridos 10 segundos. por 10 que eI cilindro retrocede a su posici6n normal. Este interruptor actUs por su parte sobre eI rele temporizador R2 (respuesta retardada). EI cilindro avanza hasta eI final de carrera.14 del rele K1 esta conectado con la bobina electromagnetica Y1. en este caso. . Sin embargo. la funci6n de memoria se encuentra en la parte electrica (autorretenci6n).Control temporizado con autorretenci6n (respuesta retardada) A 52 I 4 2 513 En este mando con autorretenci6n las funciones son las mismas que en el mando explicado anteriorrnente. Rei' temporizador con desconexi6n retardada Diagrama de tiempo te ENTRADA o~~L---------~----------- ·SAUDA 04-~L----------+------~--Iv tv = Tiempo de retardo ajustado Tiempo de Ia seiiaI de entrada . Este impulso hace conmutar la valvula de 5/2 vias. EI cilindro debera mantener su posici6n de final de carrera durante 10 segundos y entonces retroceder automaticamente. el contacto normal mente abierto 13. Solo cuando se acciona el final de carrera S2 desaparece la senal de entrada y despuas del tiempo ajustado de 10 segundos abre el contacto 35. La consulta sabre la posici6n del cilindro se efectua mediante un interruptor de final de carrera.EI cilindro debera avanzar si se acciona un pulsador (impulso carta). can 10 que el cilindro 1. 223 9.0 avanza hasta el final de carrera.36 del rela temporizador K2 conectando can la bobina Y2.14 del rela K1 actua sabre el electroiman de Y1. 52 A 4 Yl Y2 51 3 + S1t 520- K1 13 14 ACTIVACION 35 K27­ 36 A1 K2 to Yl A2 Soluci6n: EI pulsador S1 excita el reJa K1.13 Control de un cilindro de doble efecto con temporizaci6n (desconexi6n retard ada) . De este modo conmuta la valvula de 5/2 vias y el cilindro de doble efecto retrocede a su posici6n normal. EI electroiman de Y2 no recibe corriente ya que el contacto normal mente cerrado del relE~ temporizador K2 abre al recibir tension el rela. Control en funci6n del tiempo con autorretenci6n (desconexi6n retardada) A S2 I 513 +---. es necesario contar con un sistema de autorretenci6n. En consecuencia. 224 .0 puede retroceder a su posici6n normal.---~~------.18 del rele K2 desconecta la autorretenci6n despues del tiempo ajustado (10 segundos).--- to K1 24 Yl Soluci6n: La electrovSlvula asume su posici6n normal por efecto del muelle. De este modo eI cilindro 1. EI contacto normalmente abierto 17.14 del rele K1.----. 10 que se realiza mediante eI contacto normalmente abierto 13. Capitulo 10 Confecci6n de un esquema de distribuci6n . se recurre exclusivamente a la intuicion y experiencia. Metodo intuitivo 2. ademas. ya que aeatandose las reglas del easo ofrece una garantia del buen funcionamiento y. . Cuando se opta por el primero de los dos metodos. Si eI mando es mas complejo. 10 que presupone el conocimiento de las reglas en cuestion.Un esquema de distribucion puede confeccionarse de dos maneras: 1. cualquiera de los dos metodos deberia desemboear en un mando de funcionamiento seguro. se requiere de cierta experiencia y de mucho tiempo. Cuando se apliea eI segundo metodo que se rige par reglas definidas. En consecuencia es recomendable preferir el segundo metodo cuando se intente proyectar un mando electroneumatico. Metodo sistematico En ambos easos se sobreentiende que tiene que existir un problema de mando que se quiera solucionar mediante un esquema. tiene que procederse de forma sistematizada. una mayor claridad de los esquemas respectivos. En todo easo. son elevados par eI cDindro A.n una sistematica Los paquetes son transportados par una cadena de rodillos.1Ejemplo: Elevador de paquetes Plano de situaci6n .1.En eI capftulo 8 fueron presentados y explicados sistematicamente los mandos basicos. 10.. AI Ilegar a la maquina. EI cilindro B se encarga de desplazarlos hacia una segunda cadena de rodillos. EI cilindro B solo debera retroceder cuando eI cilindro A haya retrocedido a su posici6n normal. 10. Para explicar la confecci6n sistematica de un esquema recurriremos aI ejemplo de un rnando con dos cilindros.1 Confecci6n de un esquema de distribuci6n seg. EI sistema que se aplic6 en ellos deberia acatarse tambien cuando se disenen mandos mas complicados. Identificar la situaci6n de los iniciadores electricos (B1. ----.-t +---'-r ~t K1 14 KS 14 K1 Y1 En eI circuito de mando eI rela K1 es excitado par acci6n del pulsador de MARCHA 85 y del iniciador B1 (1<5). accionamiento electrico bilateral. B2)..Este mando debera solucionarse tanto can memoria memoria neumatica. En el circuito principal un contacto del rere K1 cierra eI circuito. ·S1I S2 t 8 ------­ ·B1 B2 I Segundo paso Dibujar eI circuito de mando y el circuito principal.2 1! Soluci6n (memoria neumatica) elE~ctrica como can Primer paso Dibujar los cilindros A y B can valvulas de 4/2 6 5/2 vias.... EI electroiman de Y1 es excitado.1. conmuta y eI cilindro A avanza.-------. 1""1"'.. . 10. .-..I Y2 Y1 8 I i i SSEj 520- 5 . con 10 que conmuta la valvula y avanza eI cUindro B...... 3 K1 L L K2 14 Marcha 13 K5 14 A1 K1 A1 Y1 K2 A2 B2 I Y4 Y3 513 + 81 . par su parte.... actUa sobre un final de carrera. Este. 14 .. A2 Cuando eI cilindro A lIega aI final de carrera............Tercer paso Dibujar la segunda linea del circuito de mando y del circuito principal... Un contacto normalmente abierto de K2 excita la bobina Y3. actua sabre eI rele K2... 52 A 81 . _"'" I B2 +---4.. actua sobre el iniciador 82..-. I ....-----~----~--------~~------~------~~-- 13 . Esto provoca la excitaci6n del rela K3 y un contacto normalmente abierto de este rela excita la bob ina Y2.... 14 A1 K1 A1 A2 A1 K3 K2 A2 Yl A2 EI cilindro 8 desplaza los paquetes en direcd6n a la segunda cadena de rodillos.SSEj 520­ K1 14 Marcha 13 K2 13 K3 14 14 13 K5 .T-.. S1 B ·81 rrT---.....Cuarto paso Dibujar la tercera linea en el circuito de mando y en el circuito principal... De este modo el cilindro A puede retroceder. Cuando el cilindro 8 lIega al final de carrera..... .. . B S2 A ---"'1 81I rrr-. 231 13 K4 K3 Marcha B2 14 14 .. Cuando lIega un paquete nuevo. queda cerrado el circuito de mando mediante 85 y 81 (KS).. En consecuencia.Quinto paso Dibujar la cuarta linea del circuito de mando y del circuito principal. actua sobre el final de carrera 81.. I 13 S1~0- SSE] S20­ 13 K2 K1 14 14 13 KS 14 Al K1 A2 K4 K3 A2 Al A1 A1 K2 A2 13 Y1 A2 AI retroceder eI cilindro A. Un contacto normal mente abierto del rele K4 excita el electroiman Y4.. con 10 que empieza una secuencia nueva. retrocede el cilindro 8 yactua nuevamente sobre eI iniciador 81. A rT"....----------'------~~------e-------~--13 13 13 Kl 520­ K3 K2 14 14 13 K4 14 14 t3 14 A1 K1 Al K2 A2 A1 K3 A2 Al Al KA A2 232 K5 A2 Y1 A2 ~Y3 ~Y4 .."'---' B1 B2 I __---'--------~~--._ +--~~---- 55E~ K5 51 I 52 B I r"I""T"""'-'..... ------1 Yl .3 2! Soluci6n (memoria electrica) Primer paso Dibujar los cilindros A y B con v8Ivulas de 4/2 6 5/2 vias.~-"'" 81 I 82 . S2 8 I""'I'""'-'--. Definici6n de la ubicaci6n de los interruptores electricos de final de carrera.10. accionamiento electrico unilateral. A 81 1""'1'".1.. EI cilindro A avanza. De esta manera eI rele K1 quada autorretenido.----------~-- 23 13 ssE\ K1 Kl 24 14 Marcha 113 K4 14 At A1 K1 K4 Yl A2 EI iniciador B1 (K4). . 8 S2 81 _""--"'.---.--~~---. que esta conectado con la bobina Y1 en eI circuito principal. ... Un contacto normal mente abierto del rele K1. provoca la conmutaci6n de la valvula de 5/2 vfas. y el pulsador de activaci6n 85 cierran eI circuito de comente con eI rele K1.--"'1 82 I . Esta linea es conectada en paralelo con otra Ifnea que lIeva hacia eI contacto normal mente abierto del reJe K1.Segundo paso Dibujar eI circuito de mando y eI circuito principal para eI primer reJe y para la bobina electromagnetica Y1. eI cual es activado por eI cilindro B. . Un contacto normal mente abierto del rela K2 que esta conectado en paralelo con el final de carrera 82.""--1 Y1 513 + 13 1 K1 SSE Marcha 14 52 0­ 13 K2 81 14 23 23 K2 K1 24 11 K4 14 A2 EI final de carrera es activado por el cilindro A y actua sobre eI reh~ K2...--1 8 81 -"-""'...Tercer paso Dibujar el rela K2 y la bobina electromagnatica Y2...---. En eI circuito principal otro contacto normal mente abierto del rela K2 esta conectado a la bobina Y2. 24 82 . 51 52 . activa la funci6n de autorretenci6n. .. EI cilindro B avanza. . I - 8 81 B2 .. A 81 . EI contacto conectado en sene del rele K3 abre.... .......... EI rele K1 ya no recibe tensi6n y en la bobina Y1 cesa la senaJ..............-. De este modo se cancela la funci6n de autorretenci6n..... En consecuencia puede retroceder eI cilindro A............Cuarto paso Dibujar eI iniciador 82 para desconectar eI rele K1..-. 1 '1'1 513 13 52 SSE 1 K1 14 0­ 13 23 K2 K1 14 23 K2 24 24 Marcha 13 K4 A1 K1 A1 K4 A2 A2 Yl A2 EI cilindro B avanza y eI sensor B2 excita eI rele K3. . eI final de carrera 81 (norrnalmente cerradp) interrumpe eI circuito hacia eI rele K2.... con 10 que puede empezar una nueva secuencia... 23 K2 24 \'4 82 24 ... Cuando eI cilindro A actUa sobre 81.. B B1I _ ... incluido en eI circuito principal.. 52 S1 ---.. eI contacto normal mente abierto del rele K2..-...-. la v8Jvula de 5/2 vfas conmuta y eI cilindro B retrocede a su posici6n normal..Quinto paso Dibujar eI final de carrera 81 para desconectar eI A $5 13 t 1 Marcha 13 14 S2 0­ K2. I K1 reh~ I K2)13 B2 S K1 K4 A1 A2 A1 K4 K3 K1 23 A2 Y1 A2 EI final de carrera 81 (norrnalmente cerrado) es dibujado delante del rele K2. En consecuencia.---. interrumpe la corriente hacia la bobina electrornagnetica Y2. Con el pulsador de activaci6n 85 se activa eI rele K1. De este modo queda cancelada la funci6n de autorretenci6n. . Capitulo 11 Anexo . Ubro de tablas de la electrotecnica Editorial Medios Didacticos Europeos 4. conceptos (proyecto de norma) DIN 40 719 Parte 6: Reglas y graficas para diagramas de funciones DIN 40 708 Indicadores DIN 40 710 Tensi6n y tipos de corriente. Electrotecnica Editorial Medios Didacticos Europeos ISO 1219 Sistemas.11. Introducci6n a la neumatica Festo Didactic. tipos de conmutaci6n DIN 40 713 Sfmbolos de conexionados DIN 40 714 Transformaciones DIN 40 716 Instrumentos de medici6n DIN 40 719 Parte 2: Letras de identificaci6n para los tipos de elementos de trabajo DIN 40 050 Tipos de protecci6n para elementos de trabajo electricos VDE 100 Medidas de seguridad contra contactos involuntarios con alta tensi6n DIN 57 113/ VDE 0113 Equipamiento de rnaquinas procesadoras con tensiones de la red de hasta 1000 V .1 Indice bibliografico 11. equipos y sfmbolos de la tecnica de fluidos DIN 19226 Tecnicas de regulaci6n y control Conceptos y denominaciones DIN 19237 Tecnica de mandos. Esslingen Meixner / Kobler 3. Esslingen Hasebrink / Kobler 2. Bases de los mandos neurnaticos Festo Didactic.2 Normas 1. 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