apuntes de instalaciones mecánicas

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Apuntes de Instalaciones Mecánicas

Instalaciones Mecánicas

Apuntes y Ejercicios

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Instalaciones Mecánicas

1.-Neumatica Básica

Principios fundamentales de la Neumática Tratamiento del Aire Símbolos Neumáticos

2.-Neumatica Avanzada

Esquema de Distribución Diagrama de Fase Métodos Secuenciales

o Método con Rodillo Escamotable (abatible)o Método cascadao Método paso a paso Mínimoo Método paso a paso Máximo

3.-Electro Neumática Básica

Principios Fundamentales Elementos Electro neumáticos Circuitos Electro neumáticos Básicos Simbología Electro neumática

4.-Electroneumatica Avanzada

Esquemas de Distribución Métodos Secuenciales

o Método de la Banderao Método Cascadao Método paso a paso Mínimoo Método paso a paso Máximo

Conexiones Especiales

Temario

1. Neumática Básica1.1 Principios de la Neumática1.2 Elementos Neumáticos 1.3 Tratamiento el aire1.4 Símbolos Neumáticos

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2. Neumática avanzada2.1 Esquemas de Distribución 2.2 Circuitos Neumáticos con un actuador2.3 Circuitos Neumáticos con varios actuadores

2.3.1 Sobreposición de señales (uso de rodillos escamoteables o con retorno en vacío)

2.3.2 Método Cascada2.3.3 Método Paso a Paso Mínimo2.3.4 Método Paso a Paso Máximo

3. Electroneumática Básica3.1 Principios Básicos 3.2 Elementos Electroneumáticos 3.3 Símbolos Electroneumáticos3.4 Circuitos Básicos

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1. Neumática Básica

Neumática

Es la parte de la mecánica que se encarga del estudio de los gases sometidos a presión para la realización de un trabajo.

Hidráulica

Es el estudio de los líquidos sometidos a presión para realizar un trabajo. La neumática al igual que la hidráulica juega un papel importante en el área de mecánica y debido al avance tecnológico que se desarrolla tienen grandes aplicaciones en los sistemas de control y en los sistemas de potencia.

La neumática tiene su mayor aplicación en los sistemas automatizados de control, debido a las características del fluido que utiliza y la hidráulica tiene su mejor aplicación en los sistemas de potencia, tanto la neumática como la hidráulica se pueden utilizar en ambos sistemas pero dependiendo de las exigencias de los proyectos se opta por una o por otra

Los sistemas neumáticos son viables también para máquinas y herramientas pero dependiendo de la potencia que se necesite utilizar serán viables o no.

La neumática puede ser utilizada para las siguientes aplicaciones:

1. Detección de señales mediantes sensores 2. Procesamiento de información mediante procesadores 3. Accionamiento de actuadores mediante elementos de mando 4. Realización de trabajo mediante actuadores.

Cuando se utiliza la combinación de varios tipos de energía se habla de sistemas híbridos como pueden ser sistemas neumáticos-hidráulicos electro-neumáticos, electro-hidráulicos, etc. Lo que da como resultado un mejor desempeño en sistemas específicos.

Para controlar máquinas y equipos neumáticos, así como el desempeño de sistemas automatizados es necesario realizar una relación lógica y completa de estados y conexiones entre los elementos que conforman los sistemas y esto se puede lograr mediante la acción conjunta de sensores, procesadores, elementos der mando y elementos de trabajo

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que estén presentes en los sistemas neumáticos o parcialmente neumáticos

Ventajas de la neumática

1. Cantidad/Existen cantidades ilimitadas de aire en cualquier parte del mundo, por lo tanto la materia prima se consigue fácilmente.

2. Transporte/El aire comprimido se puede almacenar en depósitos (acumuladores) los cuales a su vez se pueden llevar a cualquier parte que se necesite además, el aire comprimido puede ser transportado por ductos, mangueras; sin presentar grandes pérdidas ó cantidades de presión.

3. Velocidad/El aire comprimido presenta velocidades relativamente elevadas y por lo tanto los elementos que tienen movimiento relativo presentan tiempos de conmutación cortos

4. Seguridad/Si se presentan fugas en los sistemas neumáticos no se presentan riesgos de flama o explosión en el sistema, siempre y cuando el aire comprimido no esté lubricado.

5. Costo/Los sistemas neumáticos son económicos hasta ciertos niveles de presión y si se rebasan los mismos se requieren elementos más robustos y por lo tanto el costo se incrementa.

6. Temperatura/aire comprimido no afecta sus propiedades si hay variaciones de temperatura

7. ContaminaciónDe presentar fugas en los sistemas neumáticos no se corre el riesgo de contaminación ambiental, a menos que el aire esté lubricado.

8. SobrecargaLos sistemas neumáticos inician sus ciclos hasta que estén totalmente detenidos por lo tanto no se corre el riesgo de sobrecarga

9. MantenimientoLos elementos neumáticos son de construcción sencilla y por lo tanto su mantenimiento es fácil

Desventajas de la neumática

1. PotenciaLos sistemas neumáticos son recomendables hasta ciertos niveles de potencia debido a la característica del fluido.

2. Precisión

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Los sistemas neumáticos no son recomendables para sistemas de precisión debido a que los gases de pueden expandir o contraer.

3. Acondicionamiento El aire comprimido debe ser acondicionado para su uso. Se debe reducir la humedad relativa, eliminar los sólidos en suspensión y en la mayoría de los casos lubricar.

4. Contaminación Si existen fugas en los sistemas neumáticos se puede presentar contaminación ambiental, si el aire está lubricado, también se puede presentar contaminación auditiva debido a la variación de la frecuencia

5. Seguridad Si se presentan malas conexiones en los sistemas neumáticos se corre el riesgo de presentarse chacoteos en las mangueras.

6. Pérdida de presión Si los sistemas neumáticos presentan fugas se corre el riesgo que se presenten pérdidas de presión en los sistemas secundarios, y por lo tanto el compresor estaría en funcionamiento continuo, incrementándose el costo del sistema

Presión

La presión imperante en la superficie terrestre se le conoce como presión atmosférica y en muchos de los casos se dice que es la presión de referencia, su valor no siempre es constante y varía según la posición geográfica de la medición y las condiciones meteorológicas.

La presión que tiene un valor superior a la atmosférica se le conoce como sobrepresión y la presión que tiene un valor inferior a la atmosférica se le conoce como presión negativa, subpresión o presión de vacío.

La presión absoluta es aquella que está referenciada al cero absoluto y se obtiene de la suma de la presión atmosférica más la sobrepresión o subpresión, respetando los signos de cada una, el resultado de la presión absoluta será siempre en valores positivos.

Elementos de sistemas neumáticos

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Los sistemas neumáticos están compuestos de diversos grupos de elementos los cuales conforman una vía para la transmisión de señales desde las entradas a las salidas.

Los grupos de elementos que conforman a los sistemas neumáticos se agrupan o se dividen de la siguiente manera:

1) Abastecimiento de energía 2) Elementos de entrada (sensores)3) Elementos de procesamiento4) Elementos de mando5) Elementos de accionamiento

Los elementos de un sistema neumático son representados mediante símbolos normalizados que de acuerdo a su diseño explica la función que asume un elemento dentro de un esquema de distribución.

En el grupo de abastecimiento de energía se tienen los siguientes elementos:

a) Compresor b) Acumuladorc) Válvula reguladora de presiónd) Unidad de mantenimiento

En el grupo de entrada se tienen los siguientes elementos

Válvula de vías de diferentes accionamientos Detectores de Proximidad Barreras de Aire

En el grupo de Procesamiento se tiene los siguientes elementos

Válvula de vías en arreglos de paso secuenciales Válvula de Presión Temporizadores Contadores

En el grupo de elementos de mando se tienen

Válvulas de vías de diferentes accionamientos

En el grupo de accionamiento se tiene

Cilindros de simple y doble efecto

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Bombas y motores neumáticos Indicadores ópticos

Las válvulas de vías pueden pertenecer a varios grupos de elementos y su ubicación va a depender de la función que esté realizando en un sistema en específico

Compresor

La generación de aire a presión comienza con la captación del mismo y su compresión, el cual lo realiza elemento que lleva por nombre compresor, este elemento una vez que realiza su función envía el aire comprimido a través de una serie de elementos hasta su punto de consumo, el tipo de compresor y su ubicación en los sistemas neumáticos va a incidir en la cantidad de humedad, las salidas en suspensión y el aceite dentro de un compresor se debe de tener en cuenta los parámetros de presión y cauda que necesita el sistema.

Existen varias clasificaciones para los compresores pero si se habla de cómo están construidos se puede obtener la siguiente:

1. Compresor de Embolo Alternativo Compresor de émbolo Compresor de Membrana

2. Compresor de Émbolo Giratorio Compresor Rotativo Multicelular Compresor ROOTS

Elementos de

Accionamiento

Elementos de Mando

Elementos de Entrada

Abastecimiento de Energía

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3. Compresor de flujo Axial Radial

Acumulador

Este elemento se encarga de guardar el aire comprimido que viene del compresor, su función consiste en estabilizar la alimentación del aire a presión al sistema y procurar que las oscilaciones de la presión se mantengan en niveles mínimos. La superficie relativamente grande de este elemento provoca un enfriamiento del aire contenido en el que da como resultado el surgimiento de un condensado, este cambio de fase ayuda a la reducción de la humedad relativa y se debe de retirar el contenido del elemento el cual se encuentra en el fondo del depósito.

Existen acumuladores horizontales y verticales y están construidos para diferentes capacidades, para su selección se pueden formar los criterios de espacios físicos disponibles y caudal requerido por el sistema

La mayoría de los acumuladores presentan elementos de medición y control como el caso de válvulas de seguridad, manómetros, indicadores de nivel, mirillas, entre otros.

Unidad de mantenimiento

Este elemento es la combinación de una serie de elementos y está conformado por los siguientes:

1. Regulador de aire a presión 2. Filtro de aire comprimido 3. Lubricador de aire comprimido 4. Manómetro

El regulador de aire a presión tiene la función de mantener constante la presión de servicio (presión secundaria) independientemente de las oscilaciones que se producen en la presión de potencia (presión primaria) y del consumo del aire del sistema. Es un elemento que está constituido por una perilla con enclavamiento, la cual está acoplada a un muelle que a su vez regula el accionamiento de los sellos o asientos del elemento

Es un elemento que es de 2 conexiones y 1 posición y puede estar normalmente abierto o cerrado dependiendo si es una válvula

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reguladora de presión o si es una válvula limitadora de presión (válvula de secuencia).

El filtro para aire comprimido tiene la función de separar las partículas de sólido en suspensión y reducir la humedad relativa del aire, es un elemento de 2 conexiones y está constituido por un depósito cilíndrico que en la parte superior está acoplado un arillo con ranuras las cuales presentan un cierto grado de inclinación.

Al hacer pasar el aire comprimido a través de las ranuras se genera un remolino dentro del depósito y por acción de la fuerza centrífuga los sólidos en suspensión se proyectan hacía las paredes del mismo.

Como se enfría el aire comprimido también se origina un condensado y por acción de la gravedad las impurezas y el condensado se depositan en el fondo del recipiente.

El condensado se debe eliminar del recipiente para evitar que vuelva a entrar al sistema y esto se logra de manera manual o de forma automática

El lubricador de aire a presión tiene la función de suministrar aceite especial al sistema para disminuir desgaste en los elementos con movimiento relativo. Está constituido por un depósito similar al filtro con la diferencia que tiene incorporado un tubo Venturi dentro del mismo.

El aire comprimido pasa de una sección transversal mayor a una menor, ocasionando una presión de vacío, la cual se encarga de absorber el aceite contenido en el depósito y suministrarlo al aire en pequeñas gotas. Es un elemento de 2 conexiones, el manómetro es el elemento que permite observar la presión en el sistema secundario y trabaja balo el principio del tubo BURDON

Símbolos Neumáticos

Para desarrollar sistemas neumáticos es necesario recurrir a símbolo normalizado, los cuales a su vez representan elementos neumáticos y éstos conforman los sistemas de distribución.

Los símbolos deben informar sobre las siguientes características

a) Cantidad de conexiones y denominación de las mismas b) Tipo de accionamiento c) Cantidad de posiciones

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d) Funcionamientoe) Representación simplificada del flujo

Los símbolos no representan la ejecución técnica del elemento pero indica lo que está realizando

Los símbolos neumáticos corresponden a la norma DIN-ISO 1219 “Símbolos de Sistemas y Equipos de Técnica de Fluidos”

Equipos de alimentación de aire a presión

Los símbolos que se requieren para este grupo pueden representar componentes individuales o pueden ser una combinación de varios elementos, cuando es el caso se indica una conexión conjunta para todos los elementos mediante el agrupamiento representado por un interruptor. Cuando la agrupación consiste de varios elementos se recurre a símbolos simplificados.

Válvulas de vías

La simbología para estos elementos debe de estar bien señalada e indicada para evitar errores al efectuar las conexiones de estos elementos

Las conexiones de las válvulas de vías se pueden indicar mediante letras mayúsculas o se pueden indicar aplicando la norma DIN-ISO 5599.

Tipos de Accionamiento

Los símbolos de los tipos de accionamiento se representan a los constados de los símbolos de las válvulas de vías y van a depender de las exigencias del sistema. Los símbolos de los tipos de accionamiento siempre deben indicar el accionamiento de una vía y la reposición de la misma

La clasificación de los tipos de accionamiento es la siguiente:

a) Accionamiento mecánicob) Accionamiento neumáticoc) Accionamiento Eléctricod) Combinación de tipos de accionamiento

Cuando a una válvula tenga un accionamiento por muelle es necesario que se genere una fuerza superior al mismo para que el elemento pueda conmutar adecuadamente

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Válvula de antirretorno (CHECK)

El símbolo representa a un elemento que permite que el flujo se lleve a cabo en un solo sentido, el símbolo básico puede presentar algunas variantes y puede estar con un muelle de reposición o puede prescindir de este, cuando el elemento presente un muelle, la fuerza del aire debe ser superior a la fuerza del muelle para permitir el paso, en caso contrario el bloqueo estará permanente y no se logrará la función del elemento. Es un elemento de 2 conexiones y se debe tener cuidado en identificar el sentido de flujo.

Válvula de estrangulamiento

El símbolo representa al elemento que permite regular el caudal que pasa a través de él, y esto se logra reduciendo la sección transversal del ducto.

Su aplicación es para poder regular la velocidad de los elementos de trabajo y regula generalmente en ambos sentidos, presenta la característica que la regulación es ajustable de acuerdo a las exigencias del sistema

Existen variaciones del elemento y la principal es la conexión en paralelo de la válvula de estrangulación con la válvula de antirretorno y este arreglo permite poder regular en un sentido y en el sentido contrario permite el paso libremente.

Válvulas de Presión

Estos elementos tienen la función de intervenir en la presión de un sistema neumático, suelen ajustarse en función de la fuerza de un muelle y seguir su aplicación.

Se encuentran las siguientes versiones:

1. Válvulas de presión sin escape.

2. Válvulas de presión con escape.

3. Válvulas de secuencia.

El símbolo representa a las válvulas de presión como válvulas de una posición con una vía de flujo y con la salida abierta o cerrada. En el caso

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de las válvulas reguladoras de presión el paso está siempre abierto, las válvulas de secuencia se mantienen cerradas hasta que la presión ejercida sobre el muelle alcanza el valor límite ajustado.

Válvulas de estrangulación

La mayoría de estas válvulas son ajustables y permiten reducir el caudal en una o en ambas direcciones. Si se instala paralelamente a este elemento una válvula de antiretorno, la estrangulación sólo actúa en una dirección, si el símbolo de estrangulación lleva una flecha esto significa que es posible regular el caudal, la flecha no se refiere a la dirección del flujo.

Elementos de accionamiento lineal

Estos elementos son descritos según su tipo de construcción. El cilindro de simple efecto y el de doble efecto son la base para las demás variantes constructivas. La utilización de un sistema de amortiguación para reducir el choque en las posiciones de inicio y final de carrera durante el proceso de frenado tiene como consecuencia una vida más útil y larga del cilindro; también garantizan un movimiento más homogéneo en el mismo. El sistema de amortiguación puede ser fijo o variable.

Elementos de accionamiento giratorio

Estos elementos se pueden clasificar, como elementos de movimiento continuo y como elementos de movimiento continuo y como elementos pivotantes con un ángulo de giro limitado. Se les conoce también como motores neumáticos, los cuales alcanzan velocidades muy elevadas que pueden ser constantes o ajustables. En el caso de las unidades con limitación del ángulo de giro este puede ser fijo o ajustable y la alimentación de aire a presión se puede realizar en función de la carga o velocidad del movimiento pivotante.

Desarrollo de sistemas neumáticos

Para poder realizar sistemas neumáticos es necesario seguir varios pasos, por lo cual es sumamente importante preparar una

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documentación detallada para que conste en ella la versión definitiva, concretamente la documentación es la siguiente:

1. Diagrama de bloques.

2. Diagrama de flujo.

3. Esquema de distribución.

4. Lista de todas las piezas utilizadas en el sistema.

5. Manual de instrucciones de servicio.

6. Información para el mantenimiento y la reparación o solución de fallas.

7. Lista de piezas de repuesto.

8. Fichas técnicas de los componentes.

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2. Neumática Avanzada

Esquema de distribución

En este tipo de esquema se refleja todos los elementos que forman parte de un sistema neumático y está compuesto por símbolos normalizados. En este esquema se indica cómo están conectados los elementos entre sí pero no se toma en cuenta la distribución física de los mismos porque esto sería demasiado complicado. Para el esquema de distribución los elementos del sistema deben incluirse según la dirección de la propagación de la energía. Esto es:

En la parte inferior deben estar localizados los elementos de la unidad de abastecimiento de energía.

En la parte intermedia deben de estar localizados los elementos de entrada de señales, de procesamiento y de control.

En la parte superior deben estar localizados los elementos de la unidad de trabajo.

De ser posible, debe incluirse en el esquema los valores de vías en posición horizontal y los conductos de modo recto y sin cruces, además de poner cuidado en dibujar todos los elementos en posición normal.

1.0

4 2

5

1

3

1 1

2

1 1

2

2

1 3

2

1 3

2

1 3

2

1 3

1.1

1.6 1.7

1.2

0.1

1.51.31.4

1


Sistema de distribución

Plano de situación

Es aquél que se ofrece adicionalmente en el cual se indica dónde están ubicados los diferentes elementos, es un dibujo en isométrico el cual nos da una idea más clara de dónde están ubicados los elementos de trabajo.

Posición normal del equipo

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Es cuando la energía no está conectada al equipo. El estado de los elementos puede depender de su configuración o puede estar definido por el fabricante.

Posición normal de los elementos

Se trata de la posición que asumen las partes móviles cuando los elementos respectivos no son accionados.

Posición inicial

Es la posición definida de los elementos al conectar la energía.

Posición de arranque

Es la posición en la que se encuentran los elementos al iniciarse la secuencia de trabajo después de su puesta en marcha.

Condiciones de puesta en marcha

La puesta en marcha incluye los pasos necesarios para que los elementos pasen de posición normal a posición de arranque.

En los esquemas de distribución se emplea un sistema de numeración a cada uno de los elementos que va de acuerdo a la función que realiza en el sistema, con esto los elementos que conforman los esquemas de distribución se identifican de la siguiente manera:

Alimentación de energía: 0.1

Elementos de trabajo: 1.0, 2.0...

Elemento de mando: 1.1

Elemento que influye en el avance de elemento de trabajo: 1.2, 1.4...

Elemento que influye en el retroceso del elemento de trabajo: 1.3, 1.5...

Elemento ubicado entre el elemento de mando y el elemento de trabajo que influye en el avance: 1.02, 1.04...

Elemento ubicado entre el elemento de mando y elemento de trabajo que influye en el retroceso: 1.01, 1.03...

Cadena de control

2

1 3

1.0

1.1

0.1

1


Está compuesta por un elemento de trabajo, por la unidad de control, por la unidad de procesamiento y por la unidad de energía correspondiente.

Los mandos completos están conformados por varias cadenas de control que deberán incluirse de manera continua en el esquema con sus respectivos números de orden. La unidad de abastecimiento no puede ser atribuida exclusivamente a una cadena debido a que alimenta a varias cadenas de control; es por eso que se aplica el número de orden 0. Las cadenas de control son provistas de números de orden relativo. Esto es: I, II, III, etcétera.

Los elementos de trabajo también se pueden identificar con la letra Z o las letras HZ y para el caso de los motores se utiliza la letra M o HM.

Circuitos neumáticos con un actuador

El accionamiento directo de un cilindro es el más sencillo para los cilindros de simple y doble efecto. En este caso el cilindro es accionado directamente mediante unas válvulas de vías sin intercalar otro elemento. Se emplea este tipo de accionamiento en cilindros que tienen un diámetro pequeño.

Ejercicio 1

Diseñar el esquema de distribución en donde se utiliza un cilindro de simple efecto con diámetro pequeño en donde al accionarse un botón el vástago del cilindro inicia su carrera, si se suelta el botón el vástago del cilindro regresará a su posición normal. Utilice el sistema de numeración por elemento.

ESQUEMA.

1


4 2

1 3

1.0

1.1

0.1

1


Ejercicio 2

Repetir el ejercicio 1 con cilindro de doble efecto.

ESQUEMA.

Accionamiento indirecto de un cilindro

Los vástagos de los cilindros que avanzan y retroceden rápidamente o aquellos que tienen un diámetro grande necesitan mucho más aire, en consecuencia deben ser accionados mediante una válvula que disponga de un caudal nominal elevado.

Si la fuerza fuese demasiado grande para elegir un accionamiento manual de la válvula de mando se puede optar por un accionamiento

2

1 3

2

1 3

1.0

1.1

1.2

0.1

2

1 3

4 2

5

1

3

1.0

1.2

1.1

0.1 1


indirecto, en este caso se utilizan una segunda válvula de vías que emite una señal para accionar la válvula de mando.

Ejercicio 3

Realizar el esquema de distribución en donde se utiliza un cilindro de simple efecto con diámetro grande el cual va a iniciar su carrera cuando se accione un botón. El vástago del cilindro iniciará a inicio de carrera si se deja de accionar el botón. Utilice el sistema de numeración por elemento.

Esquema

Ejercicio 4

Repetir ejercicio 3 de doble efecto.

Esquema.

2

1 3

2

1 3

1 12

2

1 3

1.0

0.1

1.51.3

1.7

1.1

1


Ejercicio 5

El vástago de un cilindro de simple efecto y con diámetro grande se encuentra a final de carrera, éste debe de alcanzar su posición de inicio de carrera cuando se accione un botón y un pedal. Si se deja de accionar cualquiera de estos elementos, el vástago regresa a su posición inicial (afuera).

Esquema

2

1 3

2

1 3

4 2

5

1

3

1 12

1.0

1.1

1.3 1.5

1.7

0.1

1


Ejercicio 6

El vástago de un cilindro de doble efecto se encuentra a final de carrera. Si se acciona un botón o una palanca el vástago llegará a inicio de carrera. Si se deja de accionar cualquiera de estos elementos, el vástago regresará a su posición inicial. Diseñar el esquema de distribución.

Esquema

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1 3

1 1

2

2

1 3

SA1

SA0 SA11.0

1.1

1.2 1.4 1.5

0.1

1


Ejercicio 7

El vástago de un cilindro de doble efecto se encuentra a inicio de carrera, al accionarse de manera momentánea una palanca o un pedal iniciará su recorrido. Al alcanzar el final de carrera el vástago regresará en forma automática a su posición inicial. Desarrolle el esquema de distribución.

Esquema

A las válvulas que mantienen su posición después de que se ha generado una señal de pilotaje se les conoce como válvulas biestables y a aquellas que regresan a su posición normal mediante un muelle se les conoce como válvulas monoestable.

Ejercicio 8

El vástago de un cilindro de doble efecto iniciará su carrera si se acciona un botón o un pedal y se tenga la certeza de que se encuentra a inicio

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1 3

2

1 3

SA0

SA0 SA1

2

1 3

SA1

1 1

2

1 1

2

1.0

1.1

1.2

1.4 1.6

1.8

1.10

1.3

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1 3

60%50%

1.0

1.1

1.02 1.03

1


de carrera. El vástago regresará a su posición inicial cuando alcance su final de carrera y se accione un segundo botón. Diseñar el sistema de distribución.

Esquema

Ejercicio 9

El vástago de un cilindro de doble efecto se encuentra a inicio de carrera, si se acciona un botón se iniciará su desplazamiento. Al accionar un segundo botón el vástago regresará a su posición inicial. La velocidad de avance y de retroceso se debe de controlar y deben ser diferentes entre sí. Diseñe el esquema de distribución.

Esquema

1


Si se cuenta con una carga conectada en el vástago del cilindro, el sistema no sería seguro para lo cual al elemento 1.02 y 1.01 se le cambian las conexiones y sería seguro.

Ejercicio 11

El vástago de un cilindro de doble efecto se encuentra a inicio de carrera, si se acciona un botón el vástago empezará su carrera. Si se alcanza una presión preestablecida el vástago regresará a su posición inicial de manera automática. Diseñar el esquema de distribución.

Esquema1.0

1


Ejercicio 12

El vástago de un cilindro de doble efecto inicia su recorrido si se acciona un botón o un pedal y se tiene la certeza que está totalmente a inicio de carrera.

Cuando alcance su final de carrera y trascurra un tiempo establecido, el vástago regresará a su posición inicial en forma automática. La velocidad de avance y de retroceso debe estar regulable y diferente entre sí de la manera más segura. Diseñe el esquema de distribución.

Esquema

4 2

5

1

3

2

1 3

2

12 1

3

1.1

1.2

1.3

0.1

1


Arranque bimanual de seguridad.

Esquema

4 2

5

1

3

1 1

2

1 1

2

2

1 3

2

1 3

SA0

2

1 3

SA1

2

1 3

50%

2

1

12

3

SA0 SA1

50% 70%

1.0

1.1

1.2 1.41.6

1.8

1.10

1.02 1.03

1.3

1.5

2

1 3

1 1

2

1 1

2

2

1 3

2

1 3

100%

1


Este sistema se utiliza para protección de los usuarios y sólo va a tener respuesta si las dos entidades están presentes al mismo tiempo.

1 1

2

1 1

2

50%

2

1 3

2

1 3

2

1 3

4 2

5

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3

SA0 SA1

2

1 3

SA0

1.0

1.1

1.2

1.4

1.6

1.8

1.3

1


Ejercicio 13

El vástago de un cilindro de doble efecto inicia su carrera si se acciona un arranque bimanual de seguridad y si está totalmente a inicio de carrera, si alcanza su final de carrera, logra una presión establecida y trascurre un tiempo definido, el vástago regresará en forma automática a su posición inicial. Las velocidades de avance y de retroceso deben ser regulables y de la forma más segura. Diseñar el esquema de distribución.

Esquema

Circuito con varios actuadores

Si un circuito incluye varios elementos de trabajo, es necesario que el problema sea planteado del modo más claro posible. Con la finalidad de reconocer de forma rápida y segura las secuencias de los movimientos y los estados de conmutación, es necesario recurrir a una forma de representar los movimientos y los estados de las señales. La secuencia

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de los movimientos de cada uno de los elementos de trabajo así como las condiciones de activación y conmutación son explicados mediante un diagrama de pasos.

El diagrama es utilizado para contar con una representación esquematizada de la secuencia de los movimientos. El espacio es representado en función de la secuencia de pasos, si el sistema de mando está compuesto de más de un elemento de trabajo, los espacios son indicados uno debajo del otro efectuando así una comparación entre los pasos para establecer una relación entre los espacios recorridos por cada uno de los elementos de accionamiento.

Para el trazado del diagrama de pasos se hace lo siguiente:

Trazar los espacios verticales y equidistantes.

No trazar los espacios a escala sino iguales para todos los elementos.

Numeración arbitraria de pasos.

Denominación arbitraria de los estados (atrás, adelante) (abajo, arriba, 0-1, etcétera).

Denominación del elemento a la izquierda del diagrama.

DIAGRAMA.

A

B

1 2 3 4 5 6 7

1


Otra de las formas de representar los movimientos y los estados de las señales es por medio de una descripción resumida de los movimientos también conocida como Ecuación de Movimientos en la cual se deberá prestar atención a la denominación correcta del avance y retroceso. Para el caso del avance se utiliza el signo (+) y para el caso del retroceso se utiliza el signo (-).

La ecuación de movimientos se puede escribir en forma horizontal o en forma vertical

C

D

1


Cuando se pulsa un botón:

A + A – B + B… etc.

a1 a0 b1

1


Ejercicio 14

Desarrolle el esquema de distribución a partir del diagrama de pasos mostrado en donde se utilizan cilindros de doble efecto.

Esquema

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

1 1

2

2

1 3

SB0

2

1 3

SA0 SA1 SB0 SB1

2

1 3

SA1

2

1 3

SA0

2

1 3

SB1

1


Ejercicio 15

Realice el esquema de distribución a partir del diagrama de pasos. Los cilindros son de doble efecto.

Esquema

2

1 3

2

1 3

B0

2

1 3

A1

2

1 3

A0

2

1 3

B1

1 12

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

B0 B1A0 A1

1 12 70%

2

1

12

3

Ejercicio 16

1


Realice el esquema de distribución a partir del diagrama de pasos mostrado, en donde se utilicen cilindros de doble efecto.

Esquema

Ejercicio 17

Realice el esquema de distribución de la secuencia mostrada en donde se utilizan cilindros de doble efecto.

2

1 3

2

1 3

B0

2

1 3

A1

2

1 3

A0

2

1 3

B1

1 1

2

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

B0 B1A0 A1

1 1

2

70%

2

1

12

3

1 1

2

1


4 2

5

1

3

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

2

1 32

1 3

SA0

2

1 3

SB0 2

1 3

SC0

2

1 3

SA1

2

1 3

SB1

2

1 3

SC1

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

SA0 SA1 SB0 SB1 SC0 SC1

1


Sobreposición de señales

En los sistemas automatizados es frecuente encontrar dos señales de pilotaje en las válvulas de manos al mismo tiempo lo que ocasiona que éstas no puedan conmutar y por consiguiente se pierda la secuencia de movimientos de los elementos de trabajo.

Como esto sucede se dice que se presenta sobre-posición de señales en las válvulas de mano.

Si existe una sobreposición de señal se debe de recurrir a diferentes técnicas o métodos para evitarlos, como es el caso del método de prueba y error, uso de uso de accionamientos escamoteados o en su caso métodos secuenciales siendo éstos el método cascada, el método paso a paso mínimo y el método paso a paso máximo.

También se han desarrollado módulos especiales conocidos como módulo TAA y módulo TAB, los cuales sustituyen a los métodos secuenciales. Otro de los elementos desarrollados se conoce como QUICKSTEEPER en el cual también corrige problemas de sobreposición de señales.

Rodillos escamoteables

Este tipo de accionamiento está diseñado para que se accione en un solo sentido y su aplicación principal es para evitar la sobreposición de señales.

Dentro de sus desventajas es un elemento muy robusto además de que debe estar ubicado a una cierta distancia de las posiciones de inicio y final de carrera, por lo tanto es un elemento que nunca va a estar accionado desde el inicio y nunca va a ser utilizado en sistemas de precisión, debido a estas características, los arreglos en serie o arreglos con válvulas “I” no podrán ser utilizadas con lo cual el sistema tendrá ciertas deficiencias.

Para aplicar los accionamientos escamoteables se siguen los siguientes pasos:

Se desarrolla el diagrama de pasos.

Se establece la ecuación de movimientos.

Se transporta la ecuación de movimientos al esquema de distribución.

1


Se verifica si existe sobreposición de señales y si es el caso, se regresa al diagrama de pasos en donde:

Se establece las condiciones de todos los pasos a excepción del primero y del último.

Se identifican los pasos que tengan condiciones iguales y se les pone una marca.

Se transporta la ecuación de movimientos al diagrama de pasos.

Se identifican los accionamientos escamoteables.

Se corrige el esquema de distribución.

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

1 1

2

2

1 3

2

1 3

A0

2

1 3

C1

2

1 3

B1

2

1 3

C0

2

1 3

A1

2

1 3

B0

A0 A1 B0 B1 C0 C1

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

4 2

5

1

3

1 1

2

2

1 3

2

1 3

A0

2

1 3

C1

2

1 3

B1

2

1 3

C0

2

1 3

A1

2

1 3

B0

A0 A1 B0 B1 C0 C1A B C

1.1

1 2 3

2.1 3.1

1.2

1.4

1.6

1.3 2.2 2.3 3.2 3.3

46


Ejercicio 18

Realice el diagrama de distribución con rodillos escamoteables.

DIAGRAMA

Métodos secuenciales

La utilización de este tipo de método es para evitar la sobreposición de señales de los elementos de mando. Consiste principalmente en la utilización de varias líneas de energía y dependiendo de cómo se van a energizar, se pueden clasificar los métodos en:

Método cascada.

46


Método paso a paso mínimo.

Método paso a paso máximo.

En los métodos secuenciales no se utilizan accionamientos escamoteables y dependiendo del método se puede correr el riesgo de que exista caída de presión en la presión secundaria.

Método cascada

Este método recibe su nombre por el arreglo en serie que se tiene de válvulas de memoria 4/2 o 5/2 y utiliza más de una línea de energía. Para desarrollar este método, se siguen los siguientes pasos:

Elaborar el croquis de situación.

Realizar el diagrama de pasos.

Establecer la ecuación de movimientos.

Descomponer la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que en un mismo grupo no se presenten movimientos complementarios de un mismo elemento de trabajo.

Dibujar elementos de trabajo y de mando.

Indicar sensores de inicio y final de carrera.

Dibujar tantas líneas de presión como grupos existentes.

Dibujar tantas válvulas de memoria 4/2 o 5/2 como grupos existentes -1 en un arreglo en serie y por debajo de las líneas de presión.

Conectar las memorias de tal manera que cada señal de entrada provoque la conexión del grupo correspondiente y a la vez emita una señal para desactivar al grupo inmediato anterior.

Al inicio del ciclo se deberá tener presión del último grupo donde finaliza el ciclo.

La última válvula de señal en cada grupo (válvula de cambio de grupo) debe de provocar el cambio al grupo siguiente, estas válvulas se dibujan por debajo de las líneas de presión.

Las válvulas de grupo se alimentan del grupo al que pertene3ce y se dibuja por arriba de las válvulas de presión.

46


El método cascada es recomendable hasta 5 grupos como máximo debido a que puede ocurrir una caída de presión en las válvulas de memoria.

Método paso a paso mínimo.

Éste método está especificado como método secuencial y al igual que el método cascada se energizan las líneas de energía en forma ordenada (secuencia) la variación que presenta este método son los arreglos que se hacen para energizar las líneas de energía.

Los pasos para desarrollar éste método son los siguientes:

1.- Elaborar croquis de situación.

2.- Realizar el diagrama de pasos.

3.- Establecer la ecuación de movimientos.

4.- Descomponer la ecuación de movimientos en grupos.

5.- Para el grupo:

a).- Dibujar elementos de trabajo y elementos de control.

b).- Indicar sensores de inicio y final de carrera.

c).- Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan.

d).- Dibujar tantas válvulas de memoria 3/2 por debajo de las líneas de presión como grupos existan.

e).- Conectar las válvulas 3/2 de tal manera que cada válvula conecte a un grupo tomando estos presión directa de alimentación.

f).- Conectar válvulas “I” de tal forma que las salidas de estas conecten el pilotaje de las válvulas de memoria. Una señal de entrada sobre la válvula “I” provocará 3 funciones:

I.- efectúa el movimiento de trabajo.

II.- prepara al grupo o paso siguiente.

III.- borra al grupo anterior.

g).- Verificar que el último grupo tenga energía.

46


h).- Las válvulas de cambio de grupo se dibujan por debajo de las líneas de presión alimentándose directamente de las líneas de presión y las válvulas que no hacen cambio de grupo se dibujan por arriba de las líneas de presión y se alimentan por el grupo al que pertenecen.

El método paso a paso mínimo no funciona para secuencias que tienen más de 2 grupos debido a que desde el inicio se presenta una sobre posición de señales en la primera válvula de memoria.

apuntes de instalaciones mecánicas

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