Manual Electroneumática PDF

Preview

Summary

MANUAL ELECTRONEUMÁTICA...

Description

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

MANUAL DE ELECTRONEUMÁTICA CIPFP FAITANAR 1ºGS. MECATRÓNICA INDUSTRIAL Módulo : SHN

1. INTRODUCCIÓN................................................................................. 2. ELECTROVÁLVULAS (1).....................................................…............... 2.1. Válvulas biestables............................................................. 2.2. Válvulas monoestables........................................................ 3. ELEMENTOS DE MANDO O SEÑAL....................................…….............. 3.1. Pulsador............................................................................ 3.2. Interruptor, conmutador o selector.................……............... 3.3. Final de carrera.........................................…………............. 3.4. Detector magnético (Reed)........................…………............. 3.5. Sensor inductivo, capacitivo u óptico.........……………............ 3.6. Convertidor neumático-eléctrico..............…………….............. 4. CIRCUITOS CON RELÉS...................................................................... 4.1. Relé......................................................………................... 4.2. Contactor..............................................………................... 4.3. Temporizador.........................................……….................. 4.4. Función memoria..................................……….................... 4.5. Unidades de mando...............................………................... 5. ELECTROVÁLVULAS (2)..........................................………………............ 5.1. Válvulas biestables..........................................……............ 5.2. Válvulas monoestables........................……........................ 6. ACTIVIDADES........................................................………..................

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 1

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

1. INTRODUCCIÓN La electroneumática es una tecnología que incorpora las técnicas de mando eléctricas al servicio de las instalaciones neumáticas. Es cierto que, con esta técnica de control eléctrico y en otra fase, la electrónica (por afinidad), se pueden llegar a conseguir sistemas de automatización mucho más precisos y complejos. También tenemos la posibilidad de aplicar nuevas tecnologías, como Controladores Lógicos Programables (PLC´s), es decir autómatas programables, con un gran poder de procesamiento de datos. Estos a su vez facilitan la implantación de modernos captadores y transductores. Es verdad que la automatización exclusivamente neumática no se puede dejar de lado, ya que es una base muy importante y una parte imprescindible en instalaciones que requieren unas normas de seguridad extremas. Estos casos pueden comprender a las industrias que disponen de ambientes de trabajo de alto riesgo y que necesitan instalaciones que no supongan un peligro a causa de la corriente eléctrica (chispas, etc.). Las instalaciones neumáticas son de por sí, antideflagrantes. Este capítulo trata principalmente de la técnica de automatización electroneumática y fundamentalmente del mando secuencial de cilindros neumáticos. Por este motivo se tendrá en cuenta toda la teoría neumática referente a la temática, principalmente en los que se refiere a los cambios de línea con el método cascada y paso a paso. Para entender este capítulo es imprescindible tener un nivel mínimo de conocimiento sobre automatismos eléctricos. A pesar de ello, inicialmente se expondrán conocimientos sobre algunos conceptos fundamentales para refrescar las ideas. Al mismo tiempo, también es importante tener un nivel de automatización neumática referente a los sistemas secuenciales y como es obvio tener bien asentados los conceptos de neumática básica.

2 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

2. ELECTROVÁLVULAS 1 Las válvulas de accionamiento de los cilindros están pilotadas eléctricamente mediante una bobina o bobinas (solenoide). Pueden ser de dos tipos: biestables o monoestables.

2.1. Válvulas biestables Se trata de una válvula en la que los dos sentidos de funcionamiento (+), (-) están pilotados eléctricamente, mediante dos bobinas electromagnéticas.

Para activar una posición, solo será necesario dar un impulso eléctrico (señal corta), lo suficiente como para excitar la bobina electromagnética. La posición queda mantenida mecánicamente. Por lo tanto no es necesario utilizar ningún circuito extra para realimentar la señal eléctrica de la bobina.

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 3

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

Para devolver la válvula a la posición inicial, se tendrá que dar otro impulso a la bobina contraria. Si existe corriente en las dos electro-válvulas al mismo tiempo, predomina la última posición que halla entrado y no cambiar hasta que no se suprima una de las dos señales.

2.2. Válvulas monoestables Esta bobina solo dispone de una bobina eléctrica que pilota un solo sentido de la válvula. El accionamiento en el otro sentido se realiza mediante un muelle. En este tipo de válvulas será necesario mantener o realimentar la corriente de la bobina, para mantener la posición del cilindro. Cuando se quiera cambiar la posición, es decir, retornar el cilindro, se tendrá que cortar la corriente en la bobina u en consecuencia el muelle hará retornar a la válvula a la posición inicial.

4 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 5

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

3. ELEMENTOS DE MANDO O SEÑAL Los elementos de mando son los elementos encargados de proporcionar la señal para poner en marcha o parar el funcionamiento de los actuadores, siguiendo un determinado programa o secuencia. Los elementos de señal se denominan también sensores y tienen la misión de dar las señales, correspondientes a la situación de cada actuador. Pueden ser de accionamiento mecánico (finales de carrera) o electrónicos (sensores). 3.1. Pulsador Es un elemento de mando que genera una señal únicamente cuando se acciona, es decir, sólo al pulsarlo.

6 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

3.2. Interruptor, conmutador o selector Se trata de un elemento de mando y puede disponer de los mismos contactos que un pulsador, la diferencia está en el tipo de mando. El pulsador es un elemento monoestable, ya que para mantener la posición es necesario accionarlo constantemente, el interruptor en cambio, conserva siempre la ultima posición, se trata de un elemento de mando biestable.

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 7

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

3.3. Final de carrera Es el elemento encargado de captar la posición donde se encuentra el cilindro. Cuando el vástago del cilindro lo acciona, éste da una señal, que será utilizada para determinar su posición y también para activar cualquier otro elemento.

El final de carrera que en estado de reposo está apretado y su contacto eléctrico está cerrado, en realidad se trata de un contacto abierto, cuando no existe ninguna presión que actúa sobre él.

El final de carrera que en estado de reposo está apretado y su contacto eléctrico está abierto, en realidad se trata de un contacto cerrado, cuando no exista ninguna presión que actúa sobre él.

8 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

3.4. Detector magnético (Reed) Se trata de un detector magneto sensible, que se activa al acercarle cualquier elemento capaz de crear un campo magnético potente (imán). Este tipo de detectores se acoplan a la camisa del cilindro mediante una guía y se activan con la presencia del embolo, que lleva incorporado un imán permanente.

La alimentación puede ser corriente continua 24 V D.C. o 220 V A.C. dependiendo del piloto que lleva incorporado; el elemento que da la señal se trata de un simple contacto magneto sensible sin ningún tipo de polaridad. (No confundir con un sensor inductivo).

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 9

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

3.5. Sensor inductivo, capacitivo u óptico. Este tipo de sensores actúan por proximidad y no por contacto, y no tienen ninguna parte móvil, lo que evita desgaste mecánico. Disponen de un amplificador de capo, para captar la presencia de un elemento. Existen sensores de distintos tipos según el material a detectar. La alimentación de estos sensores puede ser de corriente alterna (AC) a 220 V o de corriente continua (DC) a 24 V.  Inductivo Actúa con la presencia de elementos metálicos en general.

 Capacitivo Su actuación depende de la presencia de cualquier objeto, metálico o no metálico.

 Óptico Este tipo de sensores puede reconocer gamas de colores determinados, ya que utiliza métodos ópticos y electrónicos para reconocer los objetos. Se basa en el aprovechamiento del efecto producido por una radiación luminosa, de una determinada frecuencia, enviada por el emisor que será reflejada al incidir en un elemento determinado y captada por el receptor, esto hace que se reactive el sensor, provocando una circulación de corriente. 10 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

3.6. Convertidor neumático-eléctrico. Es un elemento que convierte una señal neumática en eléctrica: al captar una presión de aire mediante una conexión en el circuito neumático, acciona un contacto eléctrico. Cuando existe una señal neumática en la entrada X, un pequeño embolo conmuta un micro-ruptor. La gama de presiones en las que actúa está comprendida entre 0,8 a 10 bar.

Existen también convertidores neumático eléctricos para sistemas de baja presión, los cuales llevan incorporado un servomecanismo para poder amplificar la señal de aire. La gama de presiones en las que puede actuar está comprendida entre 0,1 a 0,25 bar.

El presostato es un tipo de convertidor neumático-eléctrico. Este es un elemento muy importante en la aplicación del control y seguridad de instalaciones donde se tienen que gobernar grupos de presión (bombas). La diferencia con respecto a los anteriores convertidores, está en que el mecanismo que hace actuar el contacto eléctrico se puede regular, es decir, se puede ajustar a la presión a la que tiene que actuar.

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 11

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

4. CIRCUITOS CON RELES 4.1. Relé El relé es un elemento compuesto básicamente por una bobina, un núcleo magnético, un muelle y varios contactos eléctricos. Al hacer pasar corriente por la bobina, genera un campo magnético que atrae el bloque de contactos que se abrirán o cerrarán según sean de tipo NA o NC. La posición de conexión durará en tanto que haya paso de corriente por la bobina, si esta desaparece, los contactos volverán a la posición inicial de reposo por efecto del muelle.

12 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

Los contactos se utilizan para conectar o desconectar otros aparatos eléctricos. Los relés solo se utilizan en la parte de maniobra ya que sus contactos no tienen la potencia necesaria como para actuar sobre elementos de elevada potencia, es decir, cargas.

4.2. Contactor El contactor es un elemento que tiene la misma filosofía que un relé, pero con la diferencia de que este dispone habitualmente de tres contactos de potencia (dimensionado según características y tamaño), 1-2, 3-4 y 5-6 NA para la activación de cargas más o menos grandes. El contactor suele disponer también de otros contactos que son de maniobra y que pueden ser de tipo NA o NC. La diferenciación entre estos contactos de maniobra viene dada por unos números. Si acaba en .3-.4 se trata de un contacto NA y si acaba en .1-.2 será un contacto NC.

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 13

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

4.3. Temporizador Este dispositivo también se denomina relé de tiempo y dispone de una entrada de señal o bobina y de contactos de maniobra. El nombre de temporizador lo reciben debido a que tardan un cierto tiempo en accionar los contactos de maniobra. Existen dos tipos de temporizadores fundamentalmente: a la conexión y a la desconexión.  a la conexión. El contacto no se activa hasta después de un tiempo de haber recibido la señal de la bobina. La desconexión es instantánea, después de retirar la señal.

14 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

 a la desconexión. El contacto se activa instantáneamente, es decir, al mismo tiempo que se activa la señal en la bobina. La desconexión no se realiza hasta después de pasar un tiempo desde el momento en que se retira la señal.

4.4. Función memoria De igual manera que se utilizan las válvulas neumáticas accionadas por aire, monoestables o biestables para realizar funciones de memoria en automatismos neumáticos; también podemos utilizar relés electromagnéticos para conseguir los mismos efectos de maniobra (incluso más sofisticados, sencillos y comprensibles), en el momento de realizar la automatización eléctrica mediante electroválvulas para el gobierno de los cilindros. La función memoria también se puede denominar efecto realimentación y tiene la función de recordar un estado (posición), aunque desaparezca la señal que lo había activado.

Se puede decir que se consigue un efecto biestable, con la acción de dos (o más) elementos de señal sobre un aparato de control que es monoestable en Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 15

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

realidad, como es el relé; ya que si no efectuamos la acción memoria sobre él, al retirar la señal que lo activa, éste se desactiva. Si nos atenemos estrictamente a los esquemas eléctricos anteriores, la función memoria se realiza neumáticamente con válvulas monoestables. Si se tiene en cuenta el circuito de memoria neumático con biestable, no se puede tener el mismo grado de prioridades que si se realiza con monoestables; con biestables, si se aprietan los dos pulsadores al mismo tiempo, tiene prioridad el último estado que había.

Esta función tiene mucha importancia cuando se trata de realizar secuencias neumáticas (entre otras), para poder recordar posiciones, ya que los sensores que dan la señal para activar una fase, solo conservan la señal un tiempo muy pequeño; durante las fases de movimiento de los cilindros, la señal no existe. Si las secuencias se realizan con válvulas monoestables , en la etapa de potencia, es decir, las que activan las posiciones de los cilindros, entonces los relés son imprescindibles. Se tienen que realimentar las bobinas de las electroválvulas, en caso contrario, no se pueden mantener la posición al ser las señales de activación momentáneas.

16 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

4.5. Unidades de mando En este apartado estudiaremos los tipos de régimen de mando según las señales activadas por los pulsadores de parada, de marcha y selectores.  Ciclo único simple Después de apretar el pulsador de marcha entra en funcionamiento el programa una sola vez, parando al final del ciclo. Si se mantiene pulsado el pulsador, volverá a comenzar el ciclo.

 Ciclo continuo simple Se puede realizar de dos formas, básicamente: 1ª- utilizando un selector, y en consecuencia se logra mantener la señal de marcha. Se trata de un elemento biestable que conserva la posición sin necesidad de mantenerlo pulsado.

2º- Utilizando un circuito biestable compuesto por dos pulsadores, uno de marcha c/c y otro de parada (función memoria).

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 17

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

 Elección entre ciclo único / continuo. Con un pulsador de marcha y un selector, se podrá escoger entre ciclo único y ciclo continuo.

Cuando se diseña un circuito de mando, es preferible utilizar relés auxiliares para activar los diversos ciclos de funcionamiento. También es preferible situar el bloque de mando a parte del programa o secuencia de los actuadores.  Ciclo único con pulsador mantenido (forzado). El mando de ciclo único forzado con un pulsador de marcha, está pensado para cuando el accionamiento de este pulsador es continuado y mantenido, lo que podría llevar a la repetición de un ciclo. Con la incorporación de este tipo de circuito, esto se evita y no conduce a una repetición, hasta que no se haya liberado el pulsador y se vuelva a apretar. 1º-mediante un retardo de la señal con temporizador.

18 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (Quart de Poblet)

--------------------------------------------------------Sistemas Hidráulicos y Neumáticos

2º-mediante relés de retardo (o memorias).

 Ciclo continuo con un solo pulsador. Con un único pulsador de marcha / parada se puede realizar un circuito de memoria, que se tiene que activar y desactivar con el accionamiento del mismo pulsador y consiguiendo una señal mantenida.

Departamento de Instalación y mantenimiento ------------------------------------------------------------------ 19

Mecatrónica Industrial ------------------------------------------------------------------------------------------

20 ------------------------------------------------------------------------- CIPFP Faitanar (...