apuntes instalaciones mecanicas

5/7/2018 APUNTES INSTALACIONES MECANICAS - slidepdf.com

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Juan Manuel Ávila Atenógenes Instalaciones Mecánicas

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

ACADÉMICO:

DR. JORGE ALBERTO VELEZ ENRIQUEZ

|INSTALACIONES MECANICAS}

ALUMNO:

JUAN MANUEL ÁVILA ATENÓGENES




Instalaciones Mecánicas

1.-Neumatica Básica

1.1 Principios fundamentales de la Neumática

1.2 Tratamiento del Aire

1.3 Símbolos Neumáticos

2.-Neumatica Avanzada

2.1 Esquema de Distribución

2.2 Diagrama de Fase

2.3 Métodos Secuenciales

Método con Rodillo Escamotable (abatible)

Método cascada

Método paso a paso Mínimo

Método paso a paso Máximo

3.-Electro Neumática Básica

3.1 Principios Fundamentales

3.2 Elementos Electro neumáticos

3.3 Circuitos Electro neumáticos Básicos

3.4 Simbología Electro neumática

4.-Electroneumatica Avanzada

4.1 Esquemas de Distribución

4.2 Métodos Secuenciales

Método de la Bandera

Método Cascada

Método paso a paso Mínimo

Método paso a paso Máximo

Conexiones Especiales




Neumática

Parte de la mecánica que se encarga del estudio de aire a presión para realizar trabajos.

Hidráulica

Parte de la mecánica que se encarga del estudio de líquidos a presión para realizar untrabajo.

La neumática al igual que la hidráulica se incluye cada día mas en el desarrollo de sistemas

automatizados en donde la parte neumática se encarga principalmente de los sistemas de control y

la parte hidráulica se encarga de los sistemas de potencia.la neumática puede ser utilizada en las

siguientes aplicaciones:

1. Detección de estados mediante sensores.

2. Procesamiento de información mediante procesadores.

3. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control.

4. Realización de trabajo mediante actuadores.

Para controlar maquinas y equipos es necesario crear una relación lógica y compleja de los

estados y conexiones de los diferentes electos neumáticos, lo cual se logra mediante la acción

conjunta de sensores, procesadores, elementos de mando y actuadores incluidos en los sistemas

neumáticos o parcialmente neumáticos.

Ventajas de la Hidráulica

Cantidad.- El aire se capta para poder comprimirlo y se encuentra en cantidades ilimitadas y se

puede obtener de cualquier parte del mundo.

Velocidad.-Los elementos neumáticos presentas velocidades de conmutación trabajo elevado.

Costo.- Los sistemas neumáticos son baratos hasta ciertos rangos de presión, si se utilizan

presiones elevadas los elementos se vuelven más robustos por lo tanto se vuelven más caros.

Seguridad.-Si se presenta alguna fuga en el sistema no existe riesgo de explosión aunque se deben

utilizar las medidas adecuadas en los equipos de protección personal en ciertos tramos del sistema.

Contaminación.- El aire comprimido riesgos de contaminación ambiéntala menos que se utiliza aire

comprimido lubricado, si existe fuga en un sistema puede existir contaminación auditiva, aun que

esto se puede disminuir con el uso de silenciadores.

Transporte.- El aire comprimido se puede transportar mediante depósitos especiales (acumuladores,

o puede ser enviado mediante mangueras o tuberías).

Construcción.- Los elementos neumáticos son de configuración sencilla por lo tanto son

económicos y de fácil mantenimiento.

Temperatura.- Si el aire comprimido se somete a cambios de temperatura sus propiedades no

cambian.




Uso de sistemas.-La operación de sistemas neumáticos es sencilla mas no su diseño.

Sobrecarga.-Las herramientas y los elementos neumáticos pueden funcionar hasta que estén

totalmente detenidos, por lo tanto no existe un riesgo de sobrecarga.

Desventaja de la Neumática:

Potencia.-Los sistemas neumáticos no se recomiendan para movimientos de grandes cargas.

Costos.-Los sistemas neumáticos k utilizan grandes presiones elevan sus costos debido a la

utilización de elementos más robustos y caros.

Presión.-Los sistemas neumáticos no se recomiendan para sistemas de precisión debido a que

utilizan gases sometidos a presión los cuales se pueden exponer o comprimir fácilmente.

Tratamiento.-El aire comprimido se debe tratar para eliminar sólidos en suspensión, humedad y en

la mayoría de los casos se debe lubricar.

Caída de presión.-Sistema que presenta fugas en los sistemas neumáticos, pueden ocurrir fallas en

los elementos que tienen movimientos relativos o puede estar en funcionamiento constante el

compresor para estabilizar la caída de presión.

Propiedades del Aire

En el aire la falta de presión en sus moléculas es una característica por la cual la fuerza de

las mismas es muy poca y se presenta en todos los gases. El aire no tiene una forma definida,

cambia ala mínima fuerza que se le somete. Al considerar el aire como un gas, se va a ocupar todo

el volumen en un recipiente cerrado y este es sometido a una presión su volumen va a disminuir es

decir se va a comprimir. Esta dada por la ley de Bole-Mariote que dice: ³A temperatura constante

los volúmenes de una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a la presiones a las que

se encuentra sometido y el producto de volumen y presión absoluta es constante para una

determinada masa de gas´.

P1V1=P2V2=PP3V3=CTE

El aire es una mezcla de gases que obedece a las leyes que los rigen, el aire esta constituido

de la siguiente manera:

El 78% de su volumen es de nitrógeno, el 21% es de oxigeno, el 1% este repartido endióxido de carbono, argón, helio, neon, criptón, xenón.

La presión imperante en la superficie terrestre es denominada presión atmosférica la cual

también se conoce como presión de referencia. si se tiene una presión superior a la atmosférica se le

denomina sobrepresión y si se tiene una inferior se le conoce como presión de vacío, presión

negativa o subpresion.




La presión atmosférica no es constante y depende de la ubicación geográfica y fenómenos

meteorológicos en donde se tome la medida. La presión absoluta es aquella referencia a la presión

absoluta y se puede obtener de la suma de la presión atmosférica mas la sobrepresión o la

subpresion.

Elementos de sistemas Neumáticos

Los sistemas neumáticos están conformados por una serie de elementos que cumplen una

cierta función debido a esto se agrupa de tal forma que conforman una vía de transmision de señales

desde el lado de emisión de señales (entrada) hasta el lado de realización de trabajo (salidas).

Los órganos de mando se encargan de mandar a los elementos de trabajo en función de las

señales recibidas de los elementos procesadores.

Un sistema de control neumático está conformado de los siguientes grupos de elementos:

a) Abastecimiento de energía.

b) Elementos de entradas (Válvulas de vías con diferente tipo de accionamiento).

c) Elementos de procesamiento (procesadores).

d) Elementos de mando y accionamiento.

Los elementos en los sistemas neumáticos están representado por símbolos normalizados que

sirven para representar y ubicar los elementos en los sistemas de distribución.

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

1. Compresor.

2. Acumulador.

3. Regulador de presión.

4. Unidad de mantenimiento.

En el gripo de entrada se tienen:

1. Válvulas de vías.

2. Detectores de proximidad.

3. Barreras de aire.

En el grupo de elementos de procesamiento se tienen:

1. Válvulas de vías (Circuito de paso secuencial).

2. Válvulas de presión.

3. Temporizadores.

4. Contadores.

5. Válvulas lógicas.




En el grupo de elementos de mando y accionamiento se tiene:

1. Cilindros neumáticos (simple y doble efecto)

2. Bombas y motores neumáticos

3. Indicadores ópticos

Las válvulas de vías pueden ser ubicadas en diferentes grupos de elementos y esto va a

depender de la función que este desempeñando en el sistema específico.

Elemento de trabajo (Salida)

Elementos de mando

Elementos de procesamiento

Elemento de entrada

Abastecimiento de energía

Compresores

La generación de aire comprimido se realiza por medio de un equipo especial conocido

como compresor el cual incide en mayor o menor medida en los problemas de partículas de sólidosen suspensión, humedad y aceite cuando no se tiene una adecuada ubicación o selección de este

elemento en los sistemas neumáticos. La elección del compresor depende principalmente de la

presión que necesite el sistema así como la cantidad de aire que se va a consumir.

Existen varias clasificaciones para los compresores pero si se trata de cómo están construidos

entonces se puede tener la siguiente:

1. Compresor de embolo alternativo

a. Compresor de embolo.

b. Compresor de membrana.

2. Compresor de embolo giratorioa. Compresor rotativo unicelular.

b. Compresor helicoidal unicelular.

c. Compresor ROOT.

3. Compresor de flujo

a. Radial.

b. Axial.




Acumulador

Este elemento se encarga de almacenar el aire comprimido que viene del compresor. Su

función consiste en estabilizar la alimentación de aire al sistema y procura que las oscilaciones de

presión se mantengan en niveles mínimos. Es un elemento que tiene una superficie relativamente

grande, la cual provoca un enfriamiento del are contenido en el, que da origen a una condensación y por consiguiente a una disminución de la humedad relativa. El condensado que se genera debe ser

retirado de este elemento para evitar daño en ciertos elementos y aumentar el rendimiento de los

sistemas. El condensado se puede retirar mediante una llave o un grifo.

Existen acumuladores verticales y horizontales y su elección depende de los espacios físicos

disponibles. La mayoría de los acumuladores cuentan con accesorios de medición por control como

es el caso de manómetros, indicadores de presión y válvulas de seguridad.

Unidad de Mantenimiento

Este elemento recibe el nombre por la agrupación de varios elementos, los cuales son los siguientes:

1. Filtro para aire comprimido

2. Lubricador para aire comprimido

3. Regulador de aire a presión

4. Manómetro

La combinación y el tamaño de esta unidad se determina por su aplicación y por las exigencias

que se plantean en los sistemas.

Filtro de aire comprimido.-

Tiene la función de eliminar impurezas y disminuir la humedad relativa del aire. Estáconformado por un depósito y un arillo que tiene ranuras de entrada con una cierta inclinación. La

forma en que se produce la separación de la impurezas, es haciendo pasar el aire comprimido

atraves de las ranuras, las cuales generan una especie de torbellino dentro del vaso y por acción de

la fuerza centrifuga las partículas de suciedad seguían hacia las paredes del depósito, al mismo

tiempo se produce un enfrentamiento en el aire comprimido, y se generan condensados que por

acción de la gravedad se depositan n el fondo del depósito.

Tanto el condensado como las partículas de suciedad deben ser retirados, de forma manual

o mediante un accionamiento especial de este elemento, si no fuera el caso se corre el riesgo de

afectación al sistema secundario neumático.

Lubricador de aire.-

Tiene la función de administra aceite especial a partes del sistema en donde sea requerido.

Consta principalmente de un depósito parecido al filtro con la diferencia de que cuenta con tubo

capilar en su interior y aceite en la parte inferior del depósito.

La forma en que se lubrica el aire es reduciendo la sección transversal por la que fluye este

con lo cual la velocidad del fluido aumenta y su presión disminuye hasta alcanzar una presión de




vacío, al lograrse esto se succiona el aceite del fondo y se agrega al aire comprimido en pequeñas

gotas.

Regulador de aire a presión.-Tiene la función de mantener constante la presión del servicio (presión

secundario) independientemente de las oscilaciones que se presentan en la presión de potencia

(presión primaria) y en el consumo del aire.

Su funcionamiento es en base de incrementar los elementos de la presión para hacer conmutar una

válvula de vías la cual permitirá o dará el suministro de la presión.

Manómetro.- Tiene la función de registrar la presión secundaria del sistema.

Sí mbolos

Para desarrollar sistemas neumáticos es necesario recurrir a símbolos normalizados, los cuales

representan elementos y estos a su vez forman parte de esquemas de distribución. Los símbolosdeben informar sobre las siguientes características:

A) Tipo de accionamiento

B) Cantidad de conexiones y denominación de dichas conexiones

C) Funcionamiento

D) Representación simplificada del flujo.

La ejecución técnica del elemento no se refleja en el símbolo y los símbolos aplicados a la

neumática corresponden a la norma industrial DIN ISO 1219 ³símbolos de sistemas y equipos de la

técnica de fluidos´.

Equipos de alimentación para aire a presión.

Los símbolos requeridos para este grupo pueden representar componentes individuales o

una combinación de varios elementos, cuando es el caso se utiliza un agrupación de varios

elementos y su conexión de aire a presión es una sola a esta agrupación suele representarse por un

símbolo simplificado.

Válvulas de ví as

Estos elementos son representados con la indicación de la cantidad de conexiones,

posiciones y la dirección del paso del flujo. Las entradas y salidas así como la toma de presión, los

retornos y escapes deben estar bien señalados para evitar errores al efectuar las conexiones.

Las conexiones de las válvulas de vías se pueden indicar mediante letras o aplicando las

normas DIN ISO 5599.




Tipos de accionamiento

Los tipos de accionamiento de las válvulas neumáticas depende de las exigencias que tenga el

sistema y estos se pueden clasificar de la siguiente manera:

1) Accionamiento mecánico

2) Accionamiento neumático

3) Accionamiento eléctrico

4) Accionamiento de tipos de accionamiento.

Si se trata de válvulas de vías es necesario considerar su tipo básico de accionamiento y sus

características de reposición.

los símbolos colocados en ambos lados de los bloques de posición y si se tienen tipos de

accionamiento adicionales tales como el accionamiento neumático auxiliar se indican por separado.

Válvulas de anti retorno (Check)

Estas válvulas son utilizadas como elementos básicos en muchas variantes y su

característica principal es que permiten el flujo en un solo sentido, pueden estar equipadas con

muelles de reposición o pueden prescindir de ellos. Si cuenta con un muelle es necesario que la

fuerza de la presión sea superior a la fuerza del muelle para abrir el paso.

Válvulas de estrangulación

La mayoría de este tipo de válvulas son ajustables y permiten reducir el caudal o en ambas

direcciones. Si se instalan paralelamente a este elemento una válvula anti retorno la estrangulación

solo actúa en un sentido.

Se encuentran las siguientes versiones:

1.- válvulas de presión sin escape.

2.- válvulas de presión con escape.

3.- válvulas de secuencia.

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

3 3 32 4 2 5

SALIDA DE 5PSI




El símbolo representa a las válvulas de presión como válvulas de una sola posición con una

vía de flujo con la salida abierta o cerrada, en el caso de las válvulas reguladoras de presión el paso

esta siempre abierto y en el caso de las válvulas de secuencia se mantienen cerradas hasta que la

presión ejercida sobre el muelle alcance el valor limite ajustado.

Elementos de accionamiento lineal

Estos elementos se describen según su tipo de construcción. El cilindro de simple efecto y

el de doble efecto son la base para las demás variantes constructivas. Existen sistemas de

amortiguación para el inicio y final de carrera. Lo cual genera una vida más útil y larga del cilindro,

además de que garantiza un movimiento homogéneo en el mismo. El sistema de amortiguación

queda ser fijo o variable.

Elementos de accionamiento giratorio

Estos elementos se pueden clasificar como elementos de movimiento continuo y como

elementos pivotantes con ángulos de giro limitados, se les conoce también como motores

neumáticos los cuales pueden alcanzar velocidades elevadas que pueden ser constantes o variables.

En el caso de las unidades con limitación del ángulo de giro este también puede ser fijo o variable y

la alimentación de aire a presión se puede verificar en fusión de la carga o de la velocidad del

movimiento pivotante.

Diseño de sistemas neumáticos

Para poder realizar sistemas neumáticos es necesario seguir varios pasos y se debe preparar una

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

documentación es la siguiente:

a) Diagrama de bloques

b) Diagrama de flujo

c) Esquema de distribución

d) Lista de todas las piezas usadas en el sistema

e) Manual de instrucciones

f) Información para el mantenimiento y la reparación

g) Lista de piezas de repuesto

h) Fichas técnicas de los componentes

Esquemas de distribución.

En este tipo de esquema se refleja a todos los elementos que forman parte de un sistema

neumático y está compuesto por símbolos normalizados. En este esquema se indica como están

conectados los elementos entre sí pero no se toma en cuenta la distribución física de los mismos.

100%




Para el esquema de distribución los elementos deben incluirse según la dirección de la propagación

de la energía, esto es:

a) En la parte inferior deben estar localizados los elementos de la unidad de abastecimiento de

energía.

b) En la parte intermedia deben estar localizados los elementos de entrada, procesamiento y

control.

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

De ser posible se debe incluir en el esquema las válvulas en posición horizontal y los conductos

de modo recto y sin cruces, además de tener cuidado de dibujar todos los elementos en posición

normal.

En los esquemas de distribución, se emplea un sistema de numeración para cada uno de los

elementos de acuerdo a la funciona que realizan, con esto los elementos que forman los esquemas

se identifican de la siguiente manera:

0 Alimentación de energía

1.0,2.0,etc, Elementos de trabajo

.1 Elementos de mando

.2,.4,etc, Elemento que influye en el avance del elemento

de trabajo.

.3,.5,etc, Elemento que influye en retroceso del elemento

de trabajo

.02,.04,etc, Elemento ubicado entre el elemento de mando y

elemento de trabajo que influye en el avance

.01,.03,etc, Elemento ubicado entre elemento de mando y

de trabajo que influyen en el retroceso.




Ejemplo:

A+ B- B+

A-

Plano de situación

Es aquel que se ofrece adicionalmente en el cual se indica cando están ubicados los diferentes

elementos, es un dibujo en isométrico.

Posición normal del equipo

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

Es la posición que asumen las partes móviles cuando los elementos no sin accionados.

Posición inicial

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

Posición de arranque

Es la posición en la que se encuentra l los elementos al iniciarse la secuencia de trabajo después de

su puesta en marcha.

Puesta en marcha.

Son los pasos necesarios para que los elementos pase de posición normal a posición de arranque.

1 1

2

2

1 3

4 2

5

1

3

A0 A1 B0 B1

2

1 3

B0

2

1 3

A1

2

1 3

B1

2

1 3

A0

2

1 3

1 1

2

1 . 0 2 . 0

1 . 1 2 . 1

1 . 2 1 . 41 . 6

1 . 8

1 . 1 0

2 . 2

2 . 3

1 . 3

0 . 1




Cadena de control

Es la que está compuesta por un elemento de trabajo, por una unidad de control, a la unidad de

procesamiento y por la unidad de energía correspondiente.

Los elementos están conformados por varias cadenas de control que se incluyen de manera continua

en los esquemas de distribución con sus respectivos números de orden.

La unidad de abastecimiento de energía no puede ser atribuida exclusivamente a una cadena ,

debido a que alimenta a varias cadenas , es por eso que se aplica el numero de orden cero. Las

cadenas de centros se numeran en un orden relativo y en números romanos.

Los elementos de trabajo se pueden identificar con la letra Z o con las letras Hz para el caso de los

motores con la letra m o las letras hm.

Circuitos neumáticos con un actuador.

El accionamiento de un cilindro es el más sencillo para los cilindros simple doble efecto. En

este caso el cilindro es accionado directamente mediante una válvula de vías sin intercalar otro

elemento. Se emplea este tipo de accionamiento en cilindros que tienen un diámetro pequeño.

Diseñar el esquema de distribución en donde se utiliza un cilindro de simple efecto y

diámetro pequeño en donde al accionarse un botón el vástago iniciara su carrera, si se deja de

accionar el botón el vástago del cilindro regresara a su posición normal. Utilice el sistema de

numeración por elementos.

Repetir el ejercicio anterior usando un cilindro de doble efecto.

Accionamiento indirecto de un cilindro.

Los vástagos de los cilindros que avanzan y retroceden rápidamente o aquellos que tienen

un diámetro grande necesitan un caudal elevado por lo cual se debe usar una válvula de vías que le

2

1 3

0 .1

1 .0

1 .1

0 .1

1 .0

1 .1

4 2

5

1

3




proporcione dicho caudal. Esto origina que la fuerza dentro de la válvula de vías se incremente

ocasionando que no pueda conmutarse mediante accionamientos mecánicos, por consiguiente es

necesario usar una segunda válvula de vías que proporciona la fuerza necesaria para poder conmutar

la válvula de mando.

El vástago de un cilindro de simple efecto y diámetro grande deberá iniciar su carrera

cuando se accione un pedal, si se deja de accionar el pedal el vástago del cilindro regresara en su

posición normal. Diseñar el sistema de distribución y numerar los elementos por función.

Con cilindro de doble efecto.

El vástago de un cilindro de simple efecto y diámetro grande deberá iniciar su carrera

cuando se accione un pedal y una palanca, si se deja de accionar cualquiera de estos elementos el

vástago deberá regresar a su posición original.

Cuando se tienen arreglos de válvulas de vías en serie se dice que son arreglos

jerarquizados y esto significa que un elemento depende de otros por lo tanto se debe tener cuidado

en el arreglo de los elementos involucrados.

El vástago de un cilindro de doble efecto deberá alcanzar su inicio de carrera si se acciona

un botón o una palanca, si se deja de accionar el elemento seleccionado el vástago deberá regresar a

su posición original.

2

1 3

0 .1

1 .0

1 .1

0 . 1

1 . 0

1 . 1

2

5

1

3

2

1 3

1 1

2

2

1 3

2

1 3




4 2

5

1

3

2

1 3

2

1 3

A0

2

1 3

A1

A0 A1

1 1

2

El vástago de un cilindro de simple efecto deberá iniciar su carrera cuando de accione de

manera momentánea un botón, al alcanzarse su final de carrera el vástago regresara de forma

automática a su posición inicial. Diseñar el esquema de distribución.

Un cilindro de doble efecto deberá iniciar su carrera cuando se tenga la certeza de que esta

al inicio de carrera y se accione una palanca, al alcanzar su final de carrera el vástago del cilindro

regresara a su posición inicial de manera automática, los accionamientos son de forma momentánea.

El vástago de un cilindro de doble efecto deberá avanzar cuando se accione un botón de

manera momentánea, regresara cuando se accione otro botón de manera momentánea. La velocidad

de avance y retroceso deben ser diferentes y regulables. Diseñar el esquema de distribución.

1 .¡

1 .1

4 2

5

1

3

1 1

2

2

1 3

2

1 3

0 .1

1 .2

1 .4

2

1 3

2

1 3

Opción de arreglo "0" funci

2

1 3

2

1 3

A1

2

1 3

A0 A1




Cuando se accione un botón y transcurra un determinado tiempo, el vástago de un cilindro

de doble efecto deberá iniciar su carrera al alcanzar su final de carrera y haya transcurrido otro

tiempo diferente al primero el vástago deberá regresar a su posición inicial.

El vástago de un cilindro doble efecto deberá iniciar su carrera cuando se accione un botón

y deberá regresar a su posición normal cuando se alcance una presión determinada.

4 2

5

1

3

2

1 3

2

1 3

1 0 0 %

1 0 0 %

4 2

5

1

3

100%

2

1

12

3100%

2

1

12

3

A1 A2

2

1 3

A2

2

1 3

2

1 3

A1

1 1

2

2

12 1

3

4 2

5

1

3

2

1 3

2

1 3

A1

1 1

2

A1 A2




Arranque bimanual de Seguridad (APP)

Estos arreglos se diseñaron para dar protección al usuario y su principal característica es

que se debe accionar 2 entradas al mismo tiempo para determinar una salida. Y su configuración es

la siguiente:

El vástago de un cilindro de doble efecto deberá iniciar si carrera cuando se tenga la certeza

de que esta a inicio de carrera y se accione un arranque bimanual de seguridad, el vástago deberá

regresar a su posición inicial cuando alcance su final de carrera se detecte una presión determinada

y transcurra un tiempo preestablecido. La velocidad de avance y retroceso deber diferente y de la

forma más segura. Diseñar esquemas de distribución.

2

1 3

1 1

2

1 1

2 1 0 0 %

2

1 3

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1 3

A1

1 0 0 %

2

12 1

3

100%

2

1

12

3

1 1

2

A0 A1

2

1 3

1 1

2

1 1

2

1 0 0 %

2

1 3

2

1 3

2

1 3

A0

1 0 0 %

1 1

2




Circuitos de varios actuadores.

Cuando un sistema neumático incluye varios elementos de trabajo es necesario que el

problema sea planteado del modo más claro posible y con la finalidad de reconocer de la forma más

rápida y segura las secuencias de los movimientos y los estados de conmutación es necesario

representar los movimientos y los estados de las señales.

las secuencias de los movimientos de cada uno de los elementos de trabajo así como las condiciones

de activación y conmutación son explicadas mediante un diagrama de pasos.

El diagrama es usado para contar con una representación esquematizada de la secuencia de los

movimientos. El espacio es representado en función de la secuencia de pases y 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 pases para establecer una relación entre los espacios

recorridos por cada uno de los elementos de trabajo.

para el trazado de los diagramas de paso se hace lo siguiente:

a) Trazar los pasos verticales y en instantes

b) No trazar los espacios a escala sino iguales para todos los elementos

c) Numeración arbitraria de pasos

d) Denominación arbitraria de los estados (atrás- adelante- abajo- arriba- 0-1 etc.)

e) Denominación del elemento a la izquierda del diagrama.

1 2 3 4 5 6 7

AB

C

D

Otra de las formas de representar los movimientos y las entradas de las señales es por

medio de una descripción resumida de los movimientos la cual se debe conocer como ecuación de

movimiento y se le desea prestar atención a la denominación correcta del avance y del retroceso.

Para indicar l avance se utiliza ³+´ y para l retroceso ³-³

Realizar la ecuación de movimientos y el esquema de distribución a partir del diagrama de

pasos, en donde se utilizan cilindros de doble efecto.

A- B+ A+ D- B+ A- A+C+ D- C- B- C-

D+ C+ D+




Al presionar un botón:

1 2 3 4

A

B T

Si en una válvula de mando se presentan las señales de pilotaje al mismo tiempo se dice que

existe una sobre posición de señales lo cual ocasiona que la válvula no pueda conmutar y por lo

tanto la secuencia no se cumple y esta condición se debe corregir.

Usos de rodillos escamotables

Este método se utiliza para corregir la sobre posición de señales en las válvulas de mando.

Se utilizan rodillos escamotables en la señal que genera la sobre posición de señales y la

metodología es la siguiente:

1. Se identifican los sensores que están presentes en los pasos excluyendo el primer y el

último paso.

2. Se identifican las conexiones repetidas en los pasos.

3.

Se identifican las conexiones repetidas con una marca.4. Se cambia el tipo de accionamiento en los pasos que presenta la marca de identificación.

Realizar el esquema de distribución y el diagrama de pasos mostrados en donde se utilizan

cilindros de doble efecto. Utilizar el método de rodillos escamotables.

¢ ¢

£

¢ ¢

£

¢ ¢

£

¢ 00%

£

¢

¢

£

¤

¥ £

¦

¢

¤

£

¢

¤

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¢

¤

B0

£

¢

¤

§

¢

£

¢

¤

B ¢

£

¢

¤

§

0

¥ £

¦

¢

¤

§

0§

¢ B0 B ¢




Al presionar un botón:

A+ B+ C+ C- B- A-

Los rodillos escamotables presentan la desventaja de que son robustos, no detectan las posiciones

reales y no pueden ser conectados en arreglos Y. Desde el inicio estos elementos están libres.

Método cascada

Este método se utiliza para evitar la sobre posición de señales en las válvulas de mando y

pertenecen a los métodos secuenciales, esto significa que debe seguirse un cierto orden(secuencia)

para que le método sea efectivo.

En este método se utilizan lineas de energía que deben alimentarse secuencialmente y esto

se logra mediante arreglos especiales de válvulas 5/2 vías.

Para aplicar este método se siguen los siguientes pasos:

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 de tal forma que en un grupo no se

presentes movimientos complementarios de un mismo elemento de trabajo.5. Dibujar elementos de mando y de trabajo en la parte superior.

6. Indicar sensores de inicio y final de carrera.

7. Dibujar tantas lineas de presión como grupos existan.

8. Dibujar tantas válvulas de memoria 5/2 como grupos existan menos uno por debajo de las

líneas de presión en un arreglo vertical.

̈

©

̈

©

̈

©

C

C

©

©

C

©

©

©

©

C

©

©




9. Conectar las válvulas en serie de tal forma que cada señal de entrada provoque la conexión

del grupo correspondiente y a la vez emita señal para desactivar al grupo inmediato

anterior.

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

11. La última válvula de señal en cada grupo (válvulas de cambio de grupo) debe provocar el

cambio al grupo siguiente; estas válvulas se dibujan por debajo de las lineas de presión y sealimentan directamente.

12. Las válvulas que no hacen cambio de grupo se energizan al grupo que pertenecen y se

dibujan por arriba de las líneas de presión.

A+ C- A- C+ B+ C- C+

B+ B- B-

4 2

5

1

3

S2

4 2

5

1

3

S3

4 2

5

1

3

S1 S4

I

I I

III

I V

I II III IV




Método paso a paso mí nimo

Este método pertenece a los métodos secuenciales y cumple todas las características de los

mismos. L diferencia con el método de la cascada es la forma de energizar las líneas de energía y es

por quien se logra utilizando válvulas de memoria 3/2 y válvulas ³y´.

Pasos para aplicar el 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 de tal forma que en un grupo no se

presentes movimientos complementarios de un mismo elemento de trabajo.

5. Dibujar elementos de mando y de trabajo en la parte superior.

6. Indicar sensores de inicio y final de carrera.

7. Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan.

8.

Dibujar tantas válvulas de memoria 3/2 como grupos existan por debajo de las líneas de presión y en arreglo horizontal.

9. Conectar las válvulas de memoria de tal manera que cada válvula conecte a su grupo

correspondiente tomando alimentación directa de cada una de ellas.

10. Conectar válvulas ³y´ de tal forma que las salidas de estas conecten el pilotaje de las

válvulas de memoria en donde una señal de entrada en la válvula y provocara 3 funciones:

a. Efectuar trabajo.

b. Preparar al grupo siguiente.

c. Borrar al grupo anterior

11. Verificar que el ultimo grupo este alimentado.

Método paso a paso máximo

Este método comporta igual que el método paso a paso mínimo con la única diferencia que

en la ecuación de movimientos cada movimiento genera cambio de grupo.

1

1

2

1

1

2

1

1

2

2

1 3

S1

2

1 3

S2

2

1 3

S3

1

1

2

2

1 3

S4

V




Electroneumática

Los mandos electro neumáticos para el proceso de señales están constituidos principalmente

por unidades de conmutación por contactos. La entrada de señales se realiza mediante diversos tipos

de sensores (con o sin contacto directo), las salidas de señales llevan convertidores de señales

(electroválvulas), con actuadores neumáticos.

Un mando está representado en muchas ocasiones de la siguiente manera:

Este esquema es aplicado en los más diverso campos de la electricidad, electrónica,

neumática e hidráulica, indicándose en este la dirección de la transmisión de la señal.

El esquema se amplía si en un sistema se utilizan tecnologías diferentes, es decir si se

combinan por ejemplo la electricidad y neumática o la electricidad y la hidráulica.

En estas u otras combinaciones es necesario intercalar un paso adicional, esto es:

El bloque de conversión de señales, también se puede llamar transformador de señales o

amplificador de señales.

Este convertidor de señales tiene la función de convertir para el bloque de salida de señales

las señales que llegan de los bloques de entrada de señales o proceso de señales en señales de otra

técnica respectivamente.

La correspondencia entre elementos neumáticos y eléctricos es la siguiente:

y Pare el bloque de entrada de señales se tienen los siguientes elementos: Pulsadores,

interruptores de final de carrera, emisores de señal sin contacto (capacitivo, inductivo,

óptico, magnético)

y Para el bloque de procesamiento de señales se tienen los siguientes elementos:

Contactos electromagnéticos, relevadores (relax).

y Para el bloque de conversión de señales se tienen a las electroválvulas, las cuales

pueden ser monoestables o biestables, abarcando desde 2/2 vías hasta 5/3 vías.

y Para el bloque de salida de señales se encuentran cilindros y motores neumáticos.

Entrada de

señales

Procesamiento

de señales

Salida de

señales

Entrada de

señales

Procesamiento

de señales

Salida de

señales

Conversión

de señales




En los esquemas electro neumáticos la representación del flujo de señales eléctricas es de

arriba hacia abajo, siguiendo el criterio Europeo, como se muestra a continuación:

Las entradas de señales son: S1, S2, y S3

El procesamiento de las señales S1, S2, y S3 lo realiza K 1

La salida de señal es Y1

Elementos de entradas de señalesEléctricas

Estos elementos tienen la finalidad de permitir la entrada de señales eléctricas provenientes

de diversas partes de un mando (equipo), con diversos tipos y tiempos de accionamiento. Si un

equipo es controlado mediante conmutación de contactos eléctricos, entonces se trata de un mando

por contacto, en caso contrario se trataría de mandos sin contacto o mandos electrónicos.

Los elementos se clasifican por su función en contactos normalmente abiertos, contactos

normalmente cerrados y contactos conmutadores.

El contacto conmutador es en realidad una combinación de un contacto normalmente

abierto y otro normalmente cerrado en posición inactiva, este interruptor solo tiene contacto con una

conexión.

El accionamiento de los interruptores o contactos puede ser manual, mecánico o a distancia

(energía de mando eléctrica, neumática).

Los interruptores con retención (pulsadores de tecla o botón) ocupan un determinado estadocuando son accionados y lo mantienen sin que sea necesario seguir accionándolo. Por lo general

estos elementos disponen de un sistema de bloqueo mecánico, sólo si son accionados nuevamente

regresan a su posición inicial.

K1 S1

K1

S3

Y1

Y1

+

-




N.A. N.C.

Interruptores mecánicos de final de carrera

Estos interruptores permiten consultar determinadas posiciones de partes de maquinas o de

otros elementos de trabajo. Al elegir este tipo de emisores de señales los criterios a considerar serán

el esfuerzo mecánico, la seguridad al contacto y la exactitud del punto de contacto.

Detector de proximidad según el principio Reed

Este detector de proximidad cierra o abre cuando se acerca a un campo magnético (por

ejemplo un campo magnético permanente en el émbolo de un cilindro) y emite una señal eléctrica.

Los detectores de proximidad ofrecen múltiples ventajas, especialmente en casos de

numerosos procesos de conmutación, también se aplican si el espacio es demasiado reducido para el

montaje de interruptores mecánicos o si las condiciones del medio ambiente así lo exijan (polvo,

humedad, suciedad, etc.).

Detectores de proximidad Inductivos.

Estos elementos son accionados sin contacto directo, están compuestos de una parte sensoray de otra que procesa la señal.

Este tipo de detector conmuta por aproximación silenciosamente, sin rebotar y sin efecto

retroactivo, sin desgaste de contactos y sin fuerza de accionamiento.

Los detectores de proximidad inductivos solo accionan frente a objetos metálicos.

Este tipo de detectores son utilizados preferentemente en los siguientes casos:

a) Si no dispone de fuerza para el accionamiento b) Si es necesario contar con una vida útil

c) Si en el sistema se producen fuertes vibracionesd) Si las condiciones del medio ambiente son difícilese) Si son necesarias altas frecuencias de conmutación

Se debe de tomar en cuenta lo siguiente para este tipo de detectores:

a) Los detectores de proximidad deben de ser alimentados con corriente eléctrica b) La distancia de conmutación depende del material del objeto que se aproxima al detector c) Los detectores varían según se trate de circuitos de c.c. ó alterna

3

1 24




d) La humedad y la temperatura ambiente suelen influir ligeramente en la distancia de respuesta,

por lo que, los detectores inductivos son menos sensibles a estos factores

e) Los detectores pueden provocar interferencias reciprocas por lo que deben acercarse unadistancia mínima entre ellos.

Detectores de proximidad capacitivos

Este tipo de detectores son accionados también sin contacto directo. Al igual que los

inductivos los detectores de proximidad capacitivos funcionan con un oscilador, no obstante,

tratándose de sensores capacitivos el oscilador no está activo constantemente.

Si se acerca un objeto metálico o no metálico a la superficie activa del sensor, aumenta la

capacidad eléctrica entre la conexión y superficie activa.

Cuando se rebasa determinado valor entonces empiezan oscilaciones, las cuales son

evaluadas por un amplificador que envía una señal analógica o binaria según sea el caso.

Detectores de proximidad ópticos

Dentro de los detectores de proximidad ópticos se pueden distinguir los siguientes:

a) Barrera de luz en emisor y receptor

b) Barra de reflexión compuesta de emisor y receptor incorporados en una sola caja y de unreflector por separado

c) Detectores de luz de reflexión

Este tipo de detectores son accionados sin contacto directo y su funcionamiento es atraves de

una emisión de luz de una cierta frecuencia, la cual es generada por un emisor y recibida por un

receptor

a) b)

Relé o relevador

Los relevadores son elementos constructivos que conmutan y controlan con poca energía.

Los relevadores son utilizados principalmente para el procesamiento de señales. Un relevador puede

ser descrito como un conmutador de rendimiento definido y accionado electromagnéticamente.

Un relevador debe cumplir con determinados requisitos prácticos:

emiso recepto e r e r




a) Sin necesidad de mantenimiento

b) Elevadas frecuencias de conmutación

c) Configuración de corrientes y tensiones muy pequeñas y también relativamente altasd) Velocidad de trabajo alta, es decir tiempos mínimos de conmutación

Los relés funcionan cuando se les suministra una tensión a la bobina fluyendo una corriente,ocasionando que se crea un campo magnético el cual desplaza al cilindro hacia el núcleo de la

bobina. El inducido por su parte está provisto de contactos mecánicos que pueden abrir o cerrar en

cualquier momento. El estado de los contactos se mantiene mientras este aplicada una tensión, al

interrumpirla el inducido vuelve a su posición normal por acción de un muelle.

Los relés son denominados con la letra K (K 1, K 2, K 3.....K n), las conexiones eléctricas en la

bobina se llaman A1 y A2.

Los contactos de los relevadores pueden ser todos normalmente abiertos o todos normalmente

cerrados o una combinación de normalmente abiertos con normalmente cerrados.

En los contactos se utilizan los números 1 y 2 para indicar que se trata de un contacto

normalmente cerrado y los números 3 y 4 para indicar que se trata de contactos normalmente

abiertos.

Se puede observar que la numeración de los contactos se utilizan los números 13-14, 23-24, 33-

34, 43-44, la primera cifra se refiere a la numeración de los contactos y la segunda al tipo de

contacto.

Simbologí a

13 23 33 43K1

A1

A2

11 21 31 41 K1

A1

A2

13 23 31 41 K1

A1

A2

A B

C




Ventajas de la utilización de relevadores

a) Fácil adaptación a diversas tensiones de trabajo b) Insensibilidad térmica frente al medio ambiente. Los relés funcionan confiablemente a

temperaturas de -40ºC y 80ºC.

c) Resistencia relativamente elevada entre los contactos de trabajo desconectados

d) Posibilidad de activar varios circuitos independientes entre sie) Presencia de una separación galvánica entre el circuito de mando y el circuito principal

Desventajas de los relés

a) desgaste de los contactos por arco voltaico u oxidación de los mismos

b) Necesidad de más espacio que los transistores

c) Ruidos al conmutar d) Velocidad de conmutación limitada de 3 mseg. Hasta 17 mseg.e) Interferencias por suciedad (polvo) en los contactos.

Circuitos eléctricos

AMERICANA

PB-1

LSW-3

ICR-1 Sol-1

PSW-7

K1 S1

K1

S3

Y1

Y1

-




EUROPEO

Funciones Lógicas

Identidad (Si):

Tabla de verdad Americano Europeo

E S

0 0

1 1

Negación (No):

E S

0 1

1 0

Conjunción (Y):

E

1

E

2

S

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

SE

E

S

SE E

SE1 E2

E2

E1

S




Disyunción (O):

E1

E2

S

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Método de la bandera

1) Se elabora la ecuación de movimientos2) Se elabora un listado de secuencia NEYLE y se anota en un renglón el número de paso, que

emisores de señal están activados y el movimiento a realizar. Anotar un renglón para cada pasode la secuencia

3) Identificar que renglones tienen listados los mismos emisores de señal o este contenido uno en

otro y marcarlos con un asterisco4) Para hacer diferentes dichos pasos (renglones) utilizaremos un relevador (bandera), en el primer

renglón con asterisco se pregunta que no esté la bandera y en el segundo renglón con asterisco

se pregunta que este activada la bandera5) Del segundo paso con asterisco, un renglón antes se energiza el relevador bandera de manera

memorizada y un renglón después del segundo paso con asterisco se des energiza6) Para transportar el listado secuencial neyle a él diagrama eléctrico

a) cada renglón-paso representa una rama vertical, en el caso de que la electroválvula seamonoestable se tendrá que memorizar dicha rama

b) cada emisor de señal se conecta en serie en dicha rama tomándose los contactos abiertos de

cada sensor c) si se tienen banderas el preguntar que no esté la bandera equivale a tener un contacto cerrado de

dicho relevador y el preguntar que este activada con un contacto abierto

Nota: conectar cada rama a una bobina si las electroválvulas son biestables y si son

monoestables las ramas se conectan a un relevador y las bobinas a un contacto del relevador al que pertenecen

E1 E2

E2E1

S




Listado de secuencia NEYLE

Pa Condiciones Ec. Acciones

a0 a1 b0 b1 c0 c1 KB1 KB2 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 KB1

KB2

y Elemento activo.

o Activación momentánea.

y Activación memorizada.

o Desactivación memoriao Elemento Inactivo

Método Cascada

Este método requiere la siguiente serie de pasos

1) Se elabora la ecuación de movimientos2) Se divide la ecuación en grupos

3) Se identifican los sensores de grupo y los sensores que hacen cambio de grupo

4) Se dibujan las líneas de alimentación del diagrama eléctrico en forma horizontal y a su vez quesean estas paralelas

5) Se dibujan entre las líneas de alimentación y del lado derecho tantas líneas horizontales y

paralelas como grupos existan en la ecuación de movimientos, a las cuales se les conoce como

líneas de alimentación de grupo6) Se dibuja al lado izquierdo de las líneas de alimentación de grupos tantos contactos un polo dos

tiros de relevador en la relación de número de grupos menos uno. Se conecta el polo del primero al contacto cerrado del segundo y así sucesivamente, el contacto común del último seconecta a 24 V. El contacto cerrado del primero alimenta el último grupo y el contacto abierto

de cada uno a su grupo correspondiente

7) Los sensores que hacen cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo que energizarán a unrelevador, dicha rama debe quedar memorizada y tirar la memoria con un contacto cerrado delrelevador del grupo siguiente. Cada una de estas ramas debe contener un contacto del relevador

del grupo anterior por medio del cual se prepara el grupo presente, con la excepción del primer

grupo8) Las bobinas que generan el primer movimiento de cada grupo se dibujan debajo de las líneas de

alimentación por grupo y se conectan directamente al grupo que pertenezcan y a la línea de 0 V.9) Los sensores que pertenecen a un grupo se dibujan bajo las líneas de alimentación de grupos y

se conectan por la parte superior al grupo que pertenezcan y por debajo a la bobina de la

electroválvula que tenga que activar

K1

IV

I

+ 24 V

Zona de cambio de grupos

Zona de grupos




Ejemplo de un diagrama eléctrico base del método cascada para 4 grupos

Método paso a paso mí nimo

Este método requiere la siguiente serie de pasos

1) Se elabora la ecuación de movimientos

2) Se divide la ecuación en grupos

3) Se identifican los sensores de grupo y los sensores que hacen cambio de grupo

4) Se dibujan las líneas de alimentación del diagrama eléctrico en forma horizontal y a su vez que

sean estas paralelas

5) Se dibujan entre las líneas de alimentación y del lado derecho tantas líneas horizontales y

paralelas como grupos existan en la ecuación de movimientos, a las cuales se les conoce comolíneas de alimentación de grupo

6) Un contacto abierto de cada relevador de grupo conectara a 24V a su respectivo grupo

7) Los sensores que hacen cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo que energizarán a un

relevador, dicha rama debe quedar memorizada y tirar la memoria con un contacto cerrado del

relevador del grupo siguiente. Cada una de estas ramas debe contener un contacto del relevador del

grupo anterior por medio del cual se prepara el grupo presente, con la excepción del primer grupo

8) Las bobinas que generan el primer movimiento de cada grupo se dibujan debajo de las líneas de

alimentación por grupo y se conectan directamente al grupo que pertenezcan y por la `parte de abajoa la línea de 0V

9) Los sensores que pertenecen a un grupo se dibujan bajo las líneas de alimentación de grupos y se

conectan por la parte superior al grupo al que pertenecen y por la parte de abajo a la bobina de la

electroválvula que tenga que activar




+24V

V

A0

K1

A1

K2

B0

K3

B1

K4

C0

K5

C1

K6

+24V

K3

KB1

K5

K1

KB2

Y1

0V

K3

K5

K2

K7

K7

Y2

K9

K7

KB1

KB1

K5

KB3

KB1

K3

K1

K9

K8

K8 K8

Y3

K4

K5

K1

K9

K9

KB2

K10

KB2

K9

KB3

K10

KB3

K5

KB2

K3

K1

KB3

Y4

K3

K6

K1

K10

K10

Y5

4 2

5

1

3

Y1 Y2

4 2

5

1

3

Y3

4 2

5

1

3

Y4 Y5

A0 A1

B0 B1C0 C1

2 3 5 7 9 11 12 14 15

16

17

18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 41 42 43 44

18

26

31

39

41

20 18

20

26

39

41

31 18

20

26

31

39

41

22

23

24

26

18 27

29

34

39

18 36

39

26




+24

0V

0

K1K2

B1

A0

1

D1

K4

4 2

5

1

3

Y1 Y2

4 2

5

1

3

Y3 Y4

4 2

5

1

3

Y5 Y6

A0 A1

B0 B1

C0 C1

K2

K1

K3

K2

K4

K3

K3

K1

K2

4 2

5

1

3

Y7 Y8

D0 D1

K1

K2

K3

Y1

A1

Y3 Y2Y5 Y6

C0

Y4

B0

Y7

Y8

0V

K3K1

K4

1 3 4

6

7 10 11

13

14

15

16 17 19 20

22 23

24 25

30

31

32

33

34

3

5

15

12

15

6

9

15

2

15

10

12

15

5

15

139




4 2

5

1

3

Y1

4 2

5

1

3

Y2 Y3

4 2

5

1

3

Y4 Y5

A0 A1

!

1

!

2

!

3

!

4

+24V

B0

!

5

B1

!

6

"

0

!

3

A0

"

1

!

1

!

2

!

6

!

3

!

1

!

2

!

5

K4

K2

K2

K3

K1

K6

K3

K1

K4

K4

0V

K7

K8 K7

Y1

A1

Y2

K3

Y4

K2

Y3

K4

Y5

K5 K5

K8

"

0"

1

1 3 5 6

8

9 10 11 12 14 15 1617

18 1920 21

22

23 24

25

26

30 31 32 33

34

35

36

37

13

32

33

9

15

8

9

22

15 11

13

21

30

7 14

15

20

28

9 16

19

31

13

25 24

apuntes instalaciones mecanicas

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