pneumatics training

Técnica Aplicada

Desarrollado por: Marco Antonio León Piña

H. Matamoros, Tamps. 29 de Junio de 2003

Técnica aplicada Manual del curso Neumática básica

Realizó: Marco A. León Fecha: 29/06/03 Página: i

Índice

1. Dispositivos neumáticos........................................................................................................................ 1

1.1. Unidades servicio y tomas de aire .............................................................................................. 1

1.2. Reguladores de flujo de aire y válvulas check .......................................................................... 1

1.3. Pistones ........................................................................................................................................... 1

1.4. Válvula de presión.......................................................................................................................... 2

1.5. Válvulas neumáticas básicas ....................................................................................................... 2

1.5.1. Tipos de accionamiento ........................................................................................................ 3

1.5.1.1. Accionamientos manuales ............................................................................................ 3 1.5.1.2. Accionamientos mecánicos .......................................................................................... 3 1.5.1.3. Accionamientos neumáticos y eléctricos.................................................................... 4 1.5.1.4. Accionamientos combinados........................................................................................ 4 1.5.1.5. Accionamiento monoestable y bi-estable................................................................... 5

1.6. Circuitos neumáticos básicos....................................................................................................... 5

1.7. Dispositivos de control................................................................................................................... 6

1.7.1. Temporizador neumático ...................................................................................................... 6

1.7.1.1. Normalmente cerrado .................................................................................................... 6 1.7.1.2. Normalmente abierto ..................................................................................................... 6

1.7.2. Las funciones lógicas y su equivalente neumático........................................................... 7

1.7.2.1. Función “Y” ...................................................................................................................... 7 1.7.2.2. Función “O” ..................................................................................................................... 8 1.7.2.3. Función “XOR” ................................................................................................................ 9

1.7.3. Contador neumático ............................................................................................................ 11

1.7.4. Adaptaciones ........................................................................................................................ 12

1.8. Diseño de circuitos neumáticos ................................................................................................. 13

1.8.1. Mando bi-manual de seguridad ......................................................................................... 13

1.8.2. Divisor binario ....................................................................................................................... 14

1.8.3. Multivibrador.......................................................................................................................... 15


Realizó: Marco A. León Fecha: 29/06/03 Página: ii

1.9. Cadenas de secuencias .............................................................................................................. 16

1.9.1. Módulo “TAA” ........................................................................................................................ 16

1.9.2. Módulo “TAB” ........................................................................................................................ 16

1.10. Métodos de diseño de circuitos ................................................................................................. 18

1.11. Método secuencial ....................................................................................................................... 18

1.12. Método secuencial con rodillo abatible..................................................................................... 20

1.13. Método en cascada...................................................................................................................... 20

1.14. Método paso a paso mínimo ...................................................................................................... 23

1.15. Método paso a paso máximo ..................................................................................................... 25


Realizó: Marco A. León Fecha: 29/06/03 Página: 1/27

1. Dispositivos neumáticos 1.1. Unidades servicio y tomas de aire

Tomas de aire Unidad de servicio

1.2. Reguladores de flujo de aire y válvulas check Regulador de flujo de aire Válvulas check

1.3. Pistones

Pistón simple efecto Pistón doble efecto

Pistones doble efecto especiales Pistones multi-pasos



1.4. Válvula de presión

Símbolo neumático Aplicación

1.5. Válvulas neumáticas básicas

2 vías / 2 posiciones 3 vías / 2 posiciones

4 vías / 2 posiciones 5 vías / 2 posiciones

5 vías / 3 posiciones Variantes posibles



1.5.1. Tipos de accionamiento Existen diversos de accionamiento de las válvulas neumáticas y pueden presentarse en ellas un solo tipo o combinaciones de ellos: 1.5.1.1. Accionamientos manuales

Tipo de accionamiento Representación

Botón momentáneo

Botón sostenido

Palanca momentánea

Palanca sostenida

Pedal momentáneo

Pedal sostenido

1.5.1.2. Accionamientos mecánicos


Por rodillo




Por rodillo escamoteable

1.5.1.3. Accionamientos neumáticos y eléctricos


Neumático

Eléctrico

Neumático-Eléctrico

1.5.1.4. Accionamientos combinados


Manual-Neumático

Manual-Neumático -Eléctrico



1.5.1.5. Accionamiento monoestable y bi-estable Se dice que una válvula es mono-estable cuando solo tiene un pilotaje manual o neumático y el retorno es a resorte. Cuando la válvula tiene pilotaje por ambos lados, se dice que es bi-estable:

1.6. Circuitos neumáticos básicos

Antes de activar las válvulas de control

Después de activar las válvulas de control



1.7. Dispositivos de control 1.7.1. Temporizador neumático 1.7.1.1. Normalmente cerrado Este temporizador está construido a partir de una válvula 3 vías, 2 posiciones (3/2), una válvula de control de flujo de aire y un pequeño acumulador de aire Cuando la presión necesaria es alcanzada en la conexión de control 12, la válvula 3/2 cambia de estado y permite el paso del aire desde la terminal 1 a la terminal 2

Símbolo neumático Diagrama de estados

Aplicación

1.7.1.2. Normalmente abierto Este temporizador está construido también a partir de una válvula 3 vías, 2 posiciones (3/2), una válvula de control de flujo de aire y un pequeño acumulador de aire. Cuando la presión necesaria es alcanzada en la conexión de control 10, la válvula 3/2 cambia de estado y bloquea el paso del aire desde la terminal 1 a la terminal 2.



Símbolo neumático Diagrama de estados

Aplicación

1.7.2. Las funciones lógicas y su equivalente neumático 1.7.2.1. Función “Y” La válvula “Y” es activada por las dos líneas de entrada de aire, marcadas con “A” y “B”, y una vía de descarga marcada como “salida”. Al estar presentes las dos entradas de aire, al mismo tiempo, la de menor presión toma precedencia y es enviada fuera de la válvula.

Símbolo neumático Tabla de verdad



Diagrama de estados Aplicación

1.7.2.2. Función “O” La válvula “O” es activada por las dos líneas de entrada de aire, marcadas con “A” y “B”, y una vía de descarga marcada como “salida”. Al estar presentes cualesquiera de las dos entradas de aire, ésta activa la válvula permitiendo su salida. Si están presentes al mismo tiempo las dos, la de mayor presión toma precedencia y es enviada fuera de la válvula.

Símbolo neumático Tabla de verdad



Diagrama de estados Aplicación

1.7.2.3. Función “XOR” Esta función es una combinación de las dos funciones “Y” y “O”. Básicamente la señal de salida existe solo cuando una y solo una de las dos señales de entrada están presentes. La falta de ellas o la presencia de las dos al mismo tiempo, harán que la señal de salida no exista.

Tabla de verdad Diagrama de estados



Aplicación



1.7.3. Contador neumático El contador registra señales neumáticas, empezando en un número predeterminado y contando de manera descendente. La señal de decremento se introduce a través de la terminal 12. La señal de salida es a través de las terminales 1 y 2. Si el cero es alcanzado, entonces el contador libera una señal de salida, la cual continua hasta que el contador es reiniciado, ya sea de forma manual o por una señal piloteada en la conexión 10.



Símbolo neumático Aplicación

1.7.4. Adaptaciones Cuando por necesidades del proceso requerimos una válvula mono-estable, pero solo tenemos bi-estables a la mano, podemos hacer el siguiente arreglo:



1.8. Diseño de circuitos neumáticos 1.8.1. Mando bi-manual de seguridad

Primer diseño

(Hecho en clase por los alumnos)

Segundo diseño

(Hecho por el Instructor de Festo)



1.8.2. Divisor binario

Con un solo control

Diagrama neumático Diagrama de estados

Con más de un control



1.8.3. Multivibrador

Primer diseño (Hecho en clase por los alumnos)

Diagrama neumático Diagrama de estados

Segundo diseño

(Hecho por el Instructor de Festo)



1.9. Cadenas de secuencias En esta sección se explicará el principio de funcionamiento de los módulos paso a paso en cadenas secuenciales. Básicamente se explicarán el módulo “TAA” y el módulo “TAB”. 1.9.1. Módulo “TAA”

El módulo “TAA” recibe a través de “Yn“ una señal de entrada, que activa la memoria. Con ello queda:

Emitida la señal de salida “A”.

Preparada para el siguiente paso al entrada del órgano “Y” (ejecutado como válvula 3/2).

Activada la indicación de presión de la señal de salida o piloto.

Borrada a través del empalme “Zn“ la memoria del módulo precedente. Tan pronto como el empalme “X” recibe una señal, como por ejemplo, la señal de respuesta de que la orden de maniobra emitida por la señal “A” está cumplida, la condición en el órgano “Y” y en módulo subsiguiente quedan activados. De este modo la cadena secuencial queda transmitida paso a paso. 1.9.2. Módulo “TAB” Esta subunidad es siempre la última en una cadena rítmica. En contraposición al módulo “TAA”, el módulo “TAB” queda activado con la señal de borrar o “reset”. Dicho de otra manera, la salida “A” del módulo “TAB” lleva una señal. De este modo existe una señal en la posición inicial de la cadena rítmica para el bloqueo del arranque.



Una señal de empalme “Yn“ Activa la memoria a través del órgano “O”. con ello queda:

Activada la señal de salida “A”.

Preparada la entrada del órgano “Y” (ejecutado como válvula 3/2).

Activada la indicación de presión de la señal de salida o piloto.

Borrada a través del empalme “Zn“ la memoria del módulo precedente. Tan pronto como el empalme “X” recibe la señal de respuesta de la orden de maniobra, emitida por la salida “A”, se cumple la condición en el órgano “Y” y en la salida Yn+1 aparece una señal “1”. Esta señal con la información “posición base” constituye la preparación de marcha para el primer escalón; es decir, la función “Y” para el primer escalón está integrada constructivamente al último escalón.

Nota: A través del empalme “L” puede efectuarse el ajuste de la cadena rítmica; o sea borrar las subunidades de tipo “TAA” y activar la subunidad “TAB”. Cabe hacer la observación de que siempre en un arreglo por cadena secuencial, el último módulo es uno del tipo “TAB” A continuación, en la página siguiente se muestra un ejemplo de aplicación de este tipo de dispositivos. Se muestra paso a paso la secuencia en los diagramas neumáticos, para poder entender mejor lo que pasa a cada instante en el circuito:



1.10. Métodos de diseño de circuitos 1.11. Método secuencial A continuación, se enlistan los pasos para realizar de manera efectiva un diseño de circuitos secuenciales:

Nombre del proyecto. Debe ser adecuado a lo que el circuito está supuesto a realizar de acuerdo con el diseño.

Descripción del proyecto (Descripción de movimientos, fuerzas a realizar, longitudes necesarias, cuándo, dónde y por qué, etc.)

Croquis de la situación. Una vez fijado el problema de mando con todas sus exigencias, hay que confeccionar el plano de la situación. Este plano representa la disposición mecánica del sistema de forma muy simplificada, tanto de todos los elementos de accionamiento (actuadores), como de los elementos emisores de señal que se conozcan previamente (sensores)



Diagramas. Del tipo espacio-fase, espacio-tiempo, diagrama de movimientos (la sucesión de pasos de los diferentes movimientos secuenciales se representa de manera de que el eje de las ordenadas se registra el desplazamiento y en el eje de las abscisas las fases o tiempo.

Asignación de elementos de señal. Deben asignarse los sensores en el diagrama espacio-fase.

Análisis de secuencia. Se revisa si el diagrama tiene problemas de secuencia (cuando se repita una fase con otra o fases intermedias) Utilizar rodillos abatibles indicando el sentido de activación y colocarlos un poco antes.

Lista de asignación. Operando simbólico y descripción.

Circuito:

Dibujar actuadores y válvulas de control.

Identifique los inicios y finales de carrera.

Construir el circuito en base a la secuencia.

Verificar que los sensores que un ciclo sean activados, se dibujen con una indicación de estar activados.

Condiciones adicionales. En este punto se anexan las condiciones adicionales tales como: ciclo automático o manual, ciclo único o continuo, paro de ciclo, paro de emergencia, reinicio del sistema.

Limitación. Usar máximo 3 rodillos abatibles debido a que son imprecisos.



1.12. Método secuencial con rodillo abatible

El diagrama de movimientos es el mismo que en el ejemplo anterior

1.13. Método en cascada A continuación, se enlistan los pasos para realizar de manera efectiva un diseño de circuitos con el método en cascada:







Ecuación de movimientos. Se representa el movimiento de los actuadores por letras mayúsculas en orden alfabético, seguido por el símbolo “+” cuando el actuador salga, y un símbolo “–“ cuando el actuador se retraiga. Los emisores de señal se representan con letras minúsculas seguido de un “0” si el actuador lo toca estando adentro, y un “1” si lo toca estando afuera el actuador.

Asignación de elementos de señal. Deben asignarse los sensores en la ecuación de movimientos


División. Dividir la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que un mismo grupo no existan movimientos del mismo actuador (P/E: A+, A-), además de identificar los sensores que activan el cambio de grupo.

Circuito:


Identifique los inicios y finales de carrera, se usen o no.

Dibuje debajo de las válvulas de control tantas líneas horizontales como grupos existan.

Dibuje válvulas de memoria 5/2 conectadas en cascada, debajo de las líneas horizontales, tantas como grupos existan, menos una.

Dibuje los elementos de señal que efectúen cambio de grupo debajo de las líneas de presión y conectarlas a cada señal efectuando las siguientes funciones:

Alimentar al grupo.



Borrar al grupo anterior.

Efectuar movimiento de trabajo.

Construya el circuito en base a la ecuación de movimientos.

Verifique que el último grupo tenga presión y los sensores que realizan cambio de grupo se dibujan debajo de las líneas de presión, tomando alimentación directa y las que no, arriba de las líneas de presión, tomando alimentación del grupo al que pertenecen.


Limitación. Usar mínimo 3 grupos y máximo 6 debido a que se generan pérdidas.



1.14. Método paso a paso mínimo A continuación, se enlistan los pasos para realizar de manera efectiva un diseño de circuitos con el método paso a paso mínimo:








División. Dividir la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que un mismo grupo no existan movimientos del mismo actuador (P/E: A+, A-), además de identificar los sensores que activan el cambio de grupo.

Circuito:




Dibuje válvulas de memoria 3/2 debajo de las líneas horizontales, tantas como grupos existan, conectando a cada grupo, tomando presión directa.



Dibuje módulo “Y” o “AND” y conectarlo sal pilotaje “Z” o “12” y efectuar las siguientes funciones:

Alimentar al grupo.

Preparar el siguiente grupo.

Borrar el grupo anterior.





Limitación. Usar mínimo 3 grupos y máximo 6 debido a que existen otros métodos.



1.15. Método paso a paso máximo A continuación, se enlistan los pasos para realizar de manera efectiva un diseño de circuitos con el método en cascada:










División. Dividir la ecuación de movimientos en grupos de tal forma que cada movimiento representa a un grupo

Circuito:




Dibuje válvulas de memoria 3/2 debajo de las líneas horizontales, tantas como grupos existan, conectando a cada grupo, tomando presión directa.

Dibuje módulo “Y” o “AND” y conectarlo sal pilotaje “Z” o “12” y efectuar las siguientes funciones:

Alimentar al grupo.

Preparar el siguiente grupo.

Borrar el grupo anterior.





Limitación. Usar mínimo 3 grupos y máximo 12 debido a que existen los módulos TAA, TAB y secuenciador Quick-stepper.

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