circuitos neumaticos

1

Electroneumática e Hidráulica MC407

Rubén Yáñez Rangel

[email protected]

1.4

2

1.4 Circuitos neumáticos

Como hemos visto, un circuito neumático se define como un sistema formado por un conjunto de elementos conectados entre sí para permitir el paso de aire comprimido regulado, controlándolo y dirigiéndolo para realizar operaciones de proceso repetitivas, y de este modo automatizarlas.

Circuito neumático de control Sistema de suministro y tratamiento del

aire comprimido

Compresor --- Secador Acumulador, Manómetros, Válvula de alivio, Purga Unidad de refrigeración Unidad de Mantenimiento y filtros

Símbolos esquemáticos para el sistema de suministro y acondicionamiento del aire comprimido

3


En los circuitos neumáticos se busca conservar la siguiente jerarquía de los elementos, para su disposición en el esquema del circuito, con el propósito de facilitar el identificar la función de cada elemento..

4

Identificación de elementos en un circuito neumático

Los Actuadores o Elementos motrices

Se denominan por dígitos o letras (1, 2, 3,…) –o– (A, B, C,…)

Para identificar la posición del vástago, se usa el mismo carácter asignado al cilindro en minúscula, (a, b, c,...) seguido del digito 0, cuando esta en la posición retraída (a0, b0, c0,…) o un 1 si esta en la posición extendida. Si los cilindros se han designado con números, 1.0, 2.0, 3.0, indicara la posición retraída de cada uno o bien 1.1, 2,1, 3.1,… la posición extendida del cilindro correspondiente. Cuando se usan letras, pueden usarse los símbolos “+” o “–” ; “+” para la posición extendida y “–” para la retraída.

Ejemplo: A 1

a0 a1 1.0 1.1

a– a+


5

…Identificación de los elementos en un circuito neumático

Elementos de Potencia.

A las válvulas distribuidoras se les designa con dos caracteres, el primero de ellos corresponde al del cilindro que controlan, el segundo siempre será 1. ejemplo: 1.1, 2.1. 3.1 –o – A.1, B.1, …

Elementos de Señal. En estos se aplican dos caracteres, Cuando se usa una sola válvula, el primer carácter corresponde al del cilindro que

gobiernan, el segundo al de la posición del cilindro. Cuando se usan varias válvulas, el segundo carácter se aplica para diferenciarles, de tal

modo que se aplican números pares para el avance del cilindro y números impares para su retroceso.


A.1

1-4 1-2

A+

a.2 a.1

6

…Identificación de los elementos en un circuito neumático

Elementos de Regulación. Reguladores de caudal, válvulas de simultaneidad, válvulas selectoras, válvulas antiretorno, .

En estos se aplica la numeración consecutiva a los elementos de señal o mando; 1.6; 1.7; 1.8…, o bien se les pueden designar tres dígitos, siendo el segundo el 0, así: 1.01; 1.02; 2.01,…A.01, B.02, …

Elementos de alimentación. Acumulador, “filtro, regulador de presión, lubricador”, o Unidad de mantenimiento, Válvula

de cierre…

A los cuales se aplica como primer digito el 0, así se tienen 0.1, 0.2, …

Para representar la función de las Tuberías se usa distinto tipo de línea.

Para tuberías de presión o suministro principales se usa línea continua En tuberías de pilotaje, se aplica línea discontinua

Aunque en el diseño esto puede omitirse, es muy recomendable y se facilita cuando ya se domina el proceso.



Simuladores Existen diversos programas de simulación de circuitos neumáticos, de hecho cada fabricante de válvulas y elementos tiene el suyo, uno de los mas funcionales y útiles es el desarrollado por Festo Pneumatic, llamado FLUIDSIM…, que es muy recomendable para para aprender a trazar, diseñar y poner a prueba los sistemas que se diseñen. En el sitio mostrado abajo, se puede accesarse a un Video con sencillas Instrucciones para su uso, aplicándose a un pequeño ejemplo: http://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=33&id_sec=1

7

http://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=33&id_sec=1






8


Ejemplo de un circuito neumático simple en el que se muestra el accionamiento directo de un cilindro de simple efecto, a través de una válvula 3/2 accionada por botón pulsador, normalmente cerrada, (NC)

”C

Al presurizarse el circuito, el accionamiento mecánico de las válvulas permiten que el pistón

se extienda y retorne de manera automática

Ejemplo de accionamiento indirecto observe que el cilindro de doble efecto, abajo, es accionado en forma indirecta a través de la válvula 4/2, que es accionada neumáticamente, por las señales de mando que se realizan manualmente con botones pulsadores, mediante válvulas 3/2 NC.


A B

La válvula 4/2 es la válvula de mando, y al accionarse neumática-

mente opera como una memoria

Ejercicio Haga las conexiones necesarias para que el pistón se extienda y retorne de manera automática

Detrás de este kiosco 9

Al pulsar el botón A, avanza el cilindro; al presionar el botón B,

el cilindro regresa.

10


Ejemplo de uso de la válvula de simultaneidad o “and”. La figura muestra un circuito donde se realiza el accionamiento de un cilindro de simple efecto mediante dos pulsadores activados simultáneamente, observe que ambos circuitos son equivalentes, esta aplicación es adecuada en operaciones donde se requiere de mantener la integridad de una persona o asegurar una condición.

And

La diferencia esta en que en las válvulas conectadas en serie, la señal de la segunda válvula esta supeditada a la señal de la primera, mientras que con la válvula de simultaneidad, las señales en ambas son independientes.

11


Ejemplo de uso de la válvula selectora. La figura muestra el circuito en el que se acciona un cilindro de simple efecto mediante los pulsadores de las válvulas 3/2 mostradas, estas activan el cilindro si una u otra son actuadas, gracias al uso de una válvula selectora o válvula “o”.

Or


La Ecuación de Secuencia. El accionamiento de los actuadores puede representarse por medio de variables binomiales, de modo que si asignamos el signo +/– a una variable, con ellos pueden representarse los dos estados de condición de un elemento, ejemplo:

Elemento Condición

+ –

Cilindro Extendido Retraído

Válvula Activada Inactivada

Motor Encendido Apagado

Señal * Presente Ausente

* El tipo de señal puede ser manual, neumática, eléctrica, hidráulica, electrónica, o una combinación de ellas.

Esto permite que en el diseño de circuitos neumáticos, el accionamiento de actuadores y válvulas, pueda representarse mediante ecuaciones algebraicas de tipo Booleano, en las que el orden de presentación de las distintas variables, muestre la secuencia de accionamiento de los actuadores. Así por ejemplo; si se desea que un cilindro “A” sujete una pieza que después se maquinara mediante el avance de otro “B”, que al terminar el maquinado retorna a su posición de reposo y solo entonces el cilindro de sujeción “A”, libera la parte, se puede escribir en forma de ecuación como sigue: Llamando A al cilindro de sujeción y B al cilindro de maquinado, la ecuación es: A+ B+ B- A-

12

13


Métodos de diseño. Existen diversos métodos para el diseño de circuitos neumáticos para aplicaciones industriales, aquí revisaremos los siguientes:

(1) El método intuitivo (2) El método de Cascada (3) El método de Paso a Paso (4) El método de Paso a Paso Simplificado (5) Mediante la aplicación del diagrama de Karnaugh

El método intuitivo es el mas empleado, hasta un máximo de 3 cilindros a controlar, aparenta sencillez en su aplicación, pero requiere de experiencia, para eliminar señales permanentes o encontradas. El método de cascada, aun cuando elimina la posibilidad de tener señales permanentes, es inadecuado cuando se tienen mas de tres cilindros, debido a las perdidas de presión que se generan al requerirse de válvulas en serie. El método de paso a paso resulta sencillo en extremo una vez que se domina, pero caro por la cantidad de válvulas que requiere. El paso a paso simplificado, es una combinación del paso a paso y del de cascada y resulta mas económico. Con la aplicación del diagrama de Karnaugh, se busca eliminar válvulas memoria empleando válvulas de simultaneidad y a pesar de ser tedioso, resulta ser muy practico.

Diseño de Circuitos Neumáticos

14

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo

Diseño intuitivo o de prueba y error.

En el diseño intuitivo de circuitos neumáticos se hace uso de los diagramas:

Fase-Desplazamiento …o Fase-Tiempo

Entendiendo por fase el cambio de estado o posición de un elemento, (válvula, o actuador).

En el diagrama Fase-Desplazamiento el eje de las ordenadas mostrara el desplazamiento del pistón o cambio de fase de la válvula, y el eje de las abscisas se divide en intervalos iguales y mostrara las fases sucesivas de cada elemento.

El diagrama Fase-Tiempo, es similar, pero en este el eje de las abscisas mostrara a escala los tiempos de cada fase.

Estos diagramas son útiles para detectar la aparición de señales que se contrapongan e impidan la correcta operación del sistema, (a tales señales se les ha denominado como señales entrampadas o permanentes), una vez detectadas se aplica alguna solución para eliminarlas…

Diseño de Circuitos Neumáticos

15

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo

Representación de la velocidad de entrada y salida de los pistones

Velocidad Normal. La entrada o salida del aire, del cilindro, es afectada solo por las tuberías que comunican sus cámaras de avance y retroceso con las válvulas que las activan. Velocidad Lenta. Velocidad que resulta cuando la entrada o salida de aire, se pasa por un regulador de caudal unidireccional o bidireccional. Velocidad Rápida. Ocurre cuando la salida del aire, pasa a través de una válvula de escape rápido, o el avance y retroceso son accionados con un caudal grande.

16

1.4 Circuitos neumáticos , Método Intuitivo

Representación de cambios de estado en el Diagrama de Fases.

A.2 A.1

Pistón de doble acción

Válvula de Mando 4/2

Válvula de control “A” 3/2

Válvula de control “B” 3/2

Recordemos que el pistón se extiende al presionar A.2 y se retracta al presionar A,1, el simulador permite trazar el diagrama de tiempos, que queda como se muestra en la figura.

1.0

1.1

A.2

A.1

1.0

1.1


Eliminación de señales encontradas.

Se presentan cuando se trata de activar neumáticamente una válvula, sin descargar el lado contrario, es decir sin haber comunicado la cámara opuesta a la atmosfera, lo que origina que la corredera o embolo de la válvula no se mueva, deteniéndose la operación del circuito u ocasionando una acción inadecuada. Como ejemplo vea el circuito de la figura, en el podemos ver que la válvula A.1 se encuentra bloqueada al recibir presión en ambos lados al mismo tiempo, para que el circuito inicie, al presionar S, se requiere evacuar el aire de la cámara opuesta, accionada por (B0) para que la válvula funcione correctamente. Puede observar que ocurrirá lo mismo en B.1 ya que las señales A1 y B1 ocurrirán al mismo tiempo.

Las señales Permanentes originan que la válvula A.1

se bloquee

A+B+B-A-

S


Las formas mas comunes de eliminar señales permanentes, en el método intuitivo, con dispositivos neumáticos, son las dos que se indican continuación:

1. Con el uso de rodillos abatibles o escamoteables en las válvulas de señal …o…

2. Usando retardadores de señal o temporizadores.

Los rodillos abatibles activan la válvula en una dirección,

no así en la contraria, como se muestra en la figura. -----

La solución con el uso del rodillo abatible, es sencilla, segura y la mas económica posible, ya que al usar un temporizador neumático, se obliga a incluir un dispositivo adicional en el circuito además de que el precio del temporizador resulta notoriamente mas costoso.

18

Temporizador Normalmente cerrado Temporizador Normalmente abierto

Los temporizadores neumáticos consisten de un acumulador que toma aire de la línea de mando y que al llenarse presiona una válvula 3/2 permitiendo el paso del aire, u obstruyéndolo según sea el caso

Diagrama interno de un Temporizador N/C

Rodillo Abatible , acciona de izquierda a derecha

La figura abajo, muestra la solución al problema de señales permanentes, con el uso de rodillos abatibles.

Debe observarse que para asegurar la correcta operación de los rodillos abatibles, estos deben colocarse muy cerca del final de la carrera, aquí se colocaron a solo 1.5 cm de la misma. Ahora se resolverá el mismo problema, usando temporizadores.



La figura abajo, muestra la solución al problema de señales permanentes, mediante el uso de temporizadores.

Observe que los temporizadores son del tipo normalmente abierto, y que su señal perdura solo un instante, (aquí se colocaron abiertos al 100% o sea el retraso fue ínfimo), ya que la válvula de potencia al ser activada neumáticamente actúa como una memoria y solo requiere de una señal instantánea para hacer el cambio. Los actuadores de las válvulas de señal son de rodillo normal y se localizan exactamente en los finales de carrera.


Ejercicio. Diseñe un circuito que cumpla con la ecuación de secuencia: A+ B+B-A-C+C-

21

22

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo… Ejercicios

Ejercicio 1.

Diagrama de fase - desplazamiento

Se tienen 3 elementos, llamemos A = Desplazamiento del pistón VM = Cambio de estado de la

válvula 5/2 y M = Cambio de estado de la

válvula 3/2, (acción del pulsador)

Solución en la siguiente diapositiva

Diseñe el circuito que muestre un cilindro de doble efecto controlado mediante el accionamiento de una válvula 5/2 monoestable pilotada por aire y regresada por resorte. La válvula 5/2 será accionada por la señal de una segunda válvula 3/2 activada manualmente mediante un pulsador y retornada por resorte. El cilindro debe avanzar al presionar el pulsador y regresar al dejar de presionarlo.

23

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo … Ejercicios Solución 1. Circuito resultante,

El cilindro avanza al presionar el pulsador y regresa al dejar de

presionarlo

”C

24

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo… Ejercicios

Realice el siguiente ejercicio 2.

Mando de un cilindro de doble efecto desde dos lugares independientes

(Accionada por presión y retornada por resorte)

25

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo … Ejercicios

Solución 2 Circuito resultante

26

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo … Ejercicios Ejercicio 3, mando de un pistón de doble efecto con válvula biestable

27


Solución 3

28


Ejercicio 4, regulación de la velocidad de un cilindro de doble efecto.

29


Circuito resultante solución 4

30


Tarea. Diseñe el accionamiento de una puerta mediante dos válvulas 3/2 con sendos pulsadores, al accionar el pulsador 1 la puerta se abre y se queda abierta hasta que el pistón llega al final de su carrera y se acciona el pulsador 2 para cerrarla. Realice el diagrama de fases y dibuje el circuito.

Realice las conexiones del circuito y haga el diagrama de fases para que al activarse el pulsador una vez, el cilindro avance y al pulsar otra vez, regrese. Explique el

funcionamiento del circuito

31

Memoria Neumática


32

Memoria Neumática

Solución


33

Activación automática

Desarrolle un circuito neumático que active de manera indirecta un cilindro de doble efecto mediante una válvula 5/2 biestable de accionamiento neumático, el cilindro debe realizar un ciclo de manera automática, mediante dos válvulas 3/2 NC, activadas por el vástago. Incluya una válvula 3/2 NC que pueda resetear el avance del cilindro en cualquier momento, es decir, detenerlo y regresarlo a la posición inicial.

Solución NP


34

Ejercicios Activación automática

Solución

Explique como se desarrolla la operación normal y después que ocurre al activar las válvulas con el pulsador 1.5 y 1.02, considera necesaria 1.5, como la podría sustituir?


Usando un montacargas neumático se transportaran mercancías de la planta 1ª a la 2ª. El control del ascensor se hace desde el exterior, bien sea desde abajo o desde arriba. Pero las señales subir o bajar sólo surtirán efecto, si el ascensor se encuentra en una de las posiciones finales y teniendo ambas puertas cerradas. Las puertas se aseguran mediante cilindros de bloqueo de manera que solo puedan abrirse cuando se alcance la posición final respectiva. Si llega a fallar la energía, ambas puertas deben quedar desbloqueadas y el ascensor inmovilizado en la planta superior por medio de otro cilindro, si es que en el momento del fallo de energía se localiza allí.

35


En este ejercicio se observara que en un proceso, los cilindros pueden requerir de accionarse independientemente

36


37

Conclusión sobre el método intuitivo. En el diseño de circuitos neumáticos por el método intuitivo, o de prueba y error, nos encontramos lo siguiente: a) Debe comprenderse bien lo que se desea hacer y detallar los movimientos requeridos,

definiendo su secuencia en el tiempo. b) Desarrollar un diagrama de fases para determinar la posible existencia de señales

permanentes c) Una vez determinados los movimientos del(os) cilindro(s), se debe definir la cantidad y

tipo de las válvulas necesarias. d) A falta de experiencia, el diseño consume mucho tiempo desarrollando varios intentos,

en prueba y error. e) El diseño resultante puede ser diferente al desarrollado por alguien mas y aun así los

circuitos realizar correctamente la misma función. Es decir es posible que existan tantos diseños como diseñadores participen, esto puede involucrar diferentes cantidades de válvulas requeridas y por ende la no estandarización.

f) El método intuitivo puede ser suficiente cuando se aplican hasta con 3 actuadores, pero cuando, automatizar un proceso requiere la utilización de mas de 3 actuadores, se hace necesario el aplicar un método formal. Los métodos mas conocidos son: el de cascada, el de paso a paso, el de paso a paso simplificado y el secuencial, además de métodos gráficos como el de Graceft. En este curso trataremos en detalle los métodos de cascada, paso a paso, paso a paso simplificado y el secuencial.

1.4 Circuitos neumáticos, Método Intuitivo …

38

El Método de Cascada

El método de cascada, es una técnica sencilla para crear circuitos que involucren no mas de tres cilindros, en una secuencia de operaciones. Para ilustrarlo usaremos el siguiente ejemplo.

Una prensa de punzonado opera como sigue: Se posiciona manualmente la parte a trabajar, sujetándole con una mordaza accionada por un cilindro el pistón que sostiene el punzón baja y hace el punzonado en la parte, terminada la operación, sube el punzón y el pistón de la mordaza cambia de fase, liberando la parte que es sacada automáticamente de la mesa de trabajo con un tercer pistón. Como podemos ver, las operaciones se realizan usando tres cilindros neumáticos A, B y C. la secuencia de operaciones puede describirse como:

Arranque, A+, B+, B-, A-, C+, C-

A+ Cilindro A avanza y sujeta la parte A- Cilindro A retorna liberando la parte

B+ Cilindro B, avanza y hace el punzonado C+ Cilindro C avanza y saca la parte

B- Cilindro B retorna a su posición inicial C- Cilindro C retorna a su posición inicial

39


El método de cascada requiere de los siguientes pasos:

1. Escribir la ecuación de la secuencia de activación de los cilindros.

2. Separar en grupos la secuencia listada, de forma que ninguna letra se repita en un mismo grupo y buscando tener el mínimo numero de grupos.

3. Si el ultimo grupo no tiene letras en común con el primero, puede integrarse al primer grupo.

4. Los cilindros son de doble acción controlados cada uno una válvula 5/2, accionada neumáticamente en ambos extremos. (las líneas de accionamiento se denominan líneas piloto)

5. Cada cilindro se asocia a dos válvulas limite, 3/2, monoestables accionadas mecánicamente y retornadas por resorte, se tendrá una en cada posición extrema del cilindro, designada como [+/–], o, [0,1], {A+/A-; A0/A1, …}

6. A cada grupo se asigna una línea de presión. Cuando el grupo se activa, la línea de presión asociada con el mismo es presurizada. En cualquier otro instante, la línea estará abierta a la atmosfera. De las líneas de presión se suministra aire a las válvulas limite asociadas con los cilindros, asegurando así la secuenciación del proceso y al asignarse una línea de presión a cada grupo se asegura que las válvulas de mando (5/2), nunca tengan señales contrapuestas. La presión de aire en las líneas de presión se controla por las válvulas 5/2, denominadas válvulas de grupo. El numero total de válvulas de grupo será igual al numero de grupos menos uno.


Las válvulas de grupo, presurizan las líneas de presión, conectándose en serie como se muestra a continuación, asegurándose así de que no se presente presión en dos grupos al mismo tiempo.

Vea que al activarse la válvula superior con la presión del grupo G3, suministra aire a la línea G1 y descarga la G2, y al activarse por presión de G2, descarga la línea G1 y presuriza la línea G2. 40

41


Continuando con el ejercicio; Al agrupar la ecuación de secuencia, quedara así: [C-A+B+] [B- A- C+] a partir de esto, observé lo siguiente:

• Se tienen dos grupos GI y GII, y solo se requiere de una válvula de mando para conmutar la presión entre las líneas de suministro de aire de los grupos.

• Las válvulas limite a+, b+ y c- tienen su suministro de aire de la línea GI. Y las válvulas a-, b- y c+ obtienen su suministro de la línea GII, (de acuerdo con el paso 6 del método).

• La línea piloto izquierda de la válvula de conmutación se activara por c+, después la extensión del cilindro C, estableciendo así la transición del grupo II al grupo I.

• La línea piloto derecha de la válvula de conmutación será activada por b- después del retroceso del cilindro B.

• Las válvulas limite se alimentan de presión de la línea del grupo a que pertenecen y mandan esa presión a la válvula que les sigue en la secuencia. Solo las válvulas limite que terminan la secuencia de cada grupo, mandan dicha presión a la válvula de grupo para conmutar la presurización en las líneas.

Realice el circuito en el simulador y compárelo con el mostrado en la siguiente pagina.

42


Solución: Arranque, A+, B+, B-, A-, C+, C-

Válvulas limite, Observe que las válvulas limite pueden colocarse en el mismo orden de la ecuación de secuencia, con solo, pasar la ultima al inicio

La válvula de conmutación, se acciona con las

válvulas limite de cambio de grupo

C+ y B+,

Solo hay presión del suministro en las válvulas de grupo y de

mando

2 Grupos = 2 líneas de presión

Cada pistón tiene una válvula de

mando 5/2 y dos válvulas limite

Ejercicio del método de cascada DISPOSITIVO PARA DOBLAR

PLANTEAMIENTO Con una herramienta de accionamiento neumático se van a doblar piezas de solera. La sujeción de la pieza se hace mediante un cilindro de simple efecto “A”. Primer doblado se realiza por la acción de un cilindro de doble efecto “B” y segundo doblado por un cilindro similar “C”. El ciclo se inicia accionando un pulsador de marcha. CONDICIONES ADICIONALES: El cilindro de doblar “B” debe salir cuando el cilindro de sujeción “A” haya alcanzado la posición de extensión final, existiendo la presión de sujeción necesaria , por ejemplo 600 Kpa…

El Método de Cascada… Ejercicio

43


Solución a dobladora

44

El Método de Paso a Paso

El método paso a paso se usa más que el de cascada, debido a que, cuando hay más de dos válvulas conectadas en serie, se originan pérdidas de presión no deseadas, lo que no ocurre con el método paso a paso, donde las válvulas se conectan en paralelo. Una vez se estudia el método de cascada, es mas sencillo comprender el método paso a paso, ya que solo varían uno de otro en la disposición y número de válvulas de memoria usadas. Para aplicar este método, es necesario que se tengan tres o más grupos, se explica primero para un número grande de grupos y después se hará una aplicación para el caso de que solo se tengan dos grupos. Usando la siguiente secuencia: Separando la secuencia en grupos tendremos:

Grupos Movimientos

Señales

Paso 1 ---La secuencia

Paso 2 ---Formar los grupos 45


Paso 3- Designar los grupos con números romanos. Cada grupo debe activarse por el grupo anterior en simultaneidad con la terminación del último movimiento del grupo anterior…. En base a esto, y la secuencia que se tiene podemos observar lo siguiente: • Grupo I, se activa por el grupo V en simultaneidad con c0 • Grupo II, se activa por el grupo I en simultaneidad con a1 • Grupo III, se activa por el grupo II en simultaneidad con a0 y b1. • Grupo IV, se activa por el grupo III en simultaneidad con c1 • Grupo V, se activa por el grupo IV en simultaneidad con a1 y b1

Paso 4- Trazar el circuito dibujando primero los cilindros en su posición de inicio del ciclo. Paso 5- Para cada cilindro dibujar abajo del mismo, una válvula distribuidora de mando

4/2 ó 5/2 biestable, accionada neumáticamente.

46


Paso 6- Debajo de las válvulas de mando, (…dejando espacio para posibles repetición de carrera u otras válvulas), trazar tantas líneas de presión, como grupos se tengan en la secuencia, e identifíquelas con números romanos, de arriba hacia abajo.

I II III IV V

… Espacio

:::

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

47


Paso 7- Bajo las líneas de presión, sus válvulas de memoria de (válvulas 3/2 biestables, accionadas neumáticamente, una válvula por cada grupo). Colóquelas en línea horizontal y distribuidas a lo largo de las líneas de presión. Estas memorias se alimentan de aire del compresor y deben estar normalmente cerradas, excepto la última a la derecha que debera estar normalmente abierta. La salida de cada memoria es conectada consecutivamente a cada línea de presión y cada una se pilota por la derecha con la línea de presión del grupo que les antecede, con excepción de la ultima que se pilota por la izquierda de la línea I.

48


Paso 8- Del mismo modo, cada memoria, (excepto la ultima a la derecha), es pilotada por la izquierda por la presión de la línea del grupo anterior en simultaneidad con la señal del último movimiento del grupo anterior. En el ejemplo la válvula de la izquierda cuya salida dará presión a la línea I, es pilotada con las señales de la línea V en simultaneidad con el último final de carrera del grupo V, es decir C-.

La válvula de la derecha tiene los mismos pilotajes, pero, invirtiendo los lados de accionamiento, es decir, a la

izquierda es pilotada por la línea siguiente, esto es la línea I, y por su derecha es pilotada por la línea anterior V 49


Paso 9- PILOTAJE DE LAS VALVULAS DISTRIBUIDORAS DE MANDO A LOS CILINDROS

a. Cada válvula de mando es activada por la línea de presión que le corresponde al grupo en que se encuentra el movimiento a realizar. Si el movimiento es el primero en el grupo, solo esa conexión se requiere; cualquier movimiento posterior en el grupo, requiere de tomar presión de la línea de grupo que le corresponde en simultaneidad con la señal que indica que el último movimiento del grupo anterior ha terminado.

b. Para activar el primer movimiento de la secuencia, (el primer movimiento del grupo I), se toma aire de la primera línea, en simultaneidad o en serie con la válvula del pulsador de arranque.

c. Si en la ecuación de la secuencia, se tiene que un pistón volverá a repetir un movimiento, entonces, antes de la válvula de mando correspondiente deberá colocarse una válvula selectora de circuito o las necesarias, (una por cada repetición).

Este método se conoce también como el “Método Paso a Paso Extendido”.

Ver el circuito completo en la siguiente diapositiva

50


Circuito completo para la secuencia:

Tres líneas de alimentación

[A+] [B+/A-] [B- C+] [A+/B+] [A- B- C-]

51

El Método de Paso a Paso simplificado

El método paso a paso, puede simplificarse, combinando la separación de grupos del método de cascada con el esquema de control del método paso a paso, de este modo la solución se reduce a dividir la secuencia en grupos y considerar cada grupo como un “paso” de la secuencia total. Para comprender el método, analicemos el siguiente ejemplo.

1. Considere tres pistones que deben observar la secuencia: A+ B+ B- C+ C- A-

2. Separando esta secuencia en grupos tendremos: [A+ B+] [B- C+] [C- A-] = 3 grupos

3. Trazamos ahora los pistones y sus memorias:

52


4. Observando la ecuación de secuencia, separada en grupos, podemos notar que los cambios de grupo deben realizarse por los finales de carrera B+, C+ y A-, conociendo esto, podemos trazar las líneas de presión de cada grupo y hacer las conexiones de presurización correspondientes, como muestra la figura siguiente.

Conectamos ahora el primer movimiento de cada grupo… Grupo I A+ Grupo II B- Grupo III C-

El esquema del circuito se vera así: Suministro de aire directo a memorias de pistones y líneas

de grupo

53


5. Finalmente se realizan las conexiones de los movimientos secundarios, quedando el circuito como se muestra a continuación:

54

El Método de Paso a Paso simplificado, Caso de dos grupos

Como ya vimos, en el método paso a paso un grupo es activado por el grupo anterior y desactivado por el siguiente; de allí que cuando solo hay 2 grupos se presenta la situación en la que un grupo deberá activarse y desactivarse, así mismo, lo cual no es posible ya que se generaran señales permanentes o entrampadas en las memorias, haciendo imposible su accionamiento, para ello se presentan aquí dos soluciones:

1. Aplicar el método de cascada. 2. Si se requiere aplicar el método paso a paso, entonces crear un grupo virtual

adicional, cuya única función sea la de formar tres grupos. EJEMPLO: Sea la secuencia: A+ B+ B- A- que genera los Grupos [ A+ B+ ] [ B- A- ]; al crear el tercer grupo, se tiene… [ A+ B+ ] [ B- A- ] [ ], de este modo:…

GRUPO I: Se activa por el grupo III directamente, y se desactiva con el grupo siguiente, es decir el grupo II.

GRUPO II: Se activa por el grupo I, y se desactiva por grupo III. GRUPO III: Se activa por el grupo II, y se desactiva por el grupo I.

Ok… Ejercicio… con los pasos dados arriba, obtenga el circuito correspondiente.

55

El Método de Paso a Paso simplificado, Caso de dos grupos

El circuito le quedara como se muestra abajo: [A+ B+] [B- A-]

56

57

Diseño de circuitos neumáticos secuenciales aplicando el Diagrama de Karnaugh

El mapa de Karnaugh fue desarrollado por el fisicomatemático Maurice Karnaugh, en 1953 basándose en los diagramas de Veitch, el mapa K se utiliza como una herramienta grafica para la simplificación de funciones del algebra Booleana. En un mapa de Karnaugh se representa bidimensionalmente la tabla de verdad de las funciones de un circuito, diferenciándose de las tablas de verdad, en las que se representan todas las posibles combinaciones de las variables que intervienen en las funciones. Para construir un diagrama de Karnaugh, se requiere de conocer una herramienta muy sencilla conocida como el código Grey, mediante el cual es posible asegurarse de que entre todos los cuadros adyacentes del mapa de Karnaugh solo cambien en un bit, veamos como ocurre esto

Un código de dos puede aplicarse a un diagrama de dos, tres o cuatro variables, aquí se muestra aplicado a tres variables:

Codigo Grey para dos bits o dos variables

Coloque en columna un 0 y un 1 0

1

Dupliquelos sobre la base de la columna a manera 1

de espejo 0

A la columna original agregue ceros a su izquierda 0 0

0 1

A la columna duplicada agregue 1's a su izquierda 1 1

Listo 1 0

Codigo Grey para tres bits o tres variables

Se parte del codigo de dos bits y se procede 0 0 0

en forma similar a lo que se hizo para dos 0 0 1

0 1 1

0 1 0

1 1 0

1 1 1

1 0 1

1 0 0

A'B

0'0 0'1 1'1 1'0

0

1C

58

Para representar un proceso neumático en un diagrama de Karnaugh, lo primero es trazar el diagrama de fases como sigue… Supongamos que se requiere que los accionamientos de los actuadores sigan la función secuencial A+B+A-B-, luego el diagrama de fases es como el que se muestra enseguida:

A partir del diagrama de fases se obtienen las relaciones entre los accionamientos de los actuadores y las señales de control, para este caso, las relaciones así obtenidas, se muestran bajo el diagrama, para cada cambio de fase.

1

0

1

0

A

B

A+a0b0

B+a1b0

A-a1b1

B-a0b1

A+a0b0

B+a1b0

Ahora se revisan las relaciones para determinar si dentro del ciclo existen distintos accionamientos que requieran de relaciones semejantes, ya que de ocurrir así, se deberá recurrir a agregar una variable de diferenciación que permita particularizar, cada accionamiento. En el ejemplo que nos ocupa, podemos ver que todos los accionamientos del ciclo tienen distintas relaciones de señal, de allí que para este caso no se requiera la variable de diferenciación. El diagrama queda como muestra la tabla, y cada accionamiento dirigido por las relaciones mostradas abajo: A+ = Sa0B0 A- = A1B1 B+ = A1B0 B- = A0B1

0'0 0'1 1'1 1'0

A\B S/1 1 1 1

A+ B- A- B+


59


A+ = SA0B0

B+ = A1B0

A- = A1B1

B- = A0B1

De forma que el circuito queda como

se muestra:


Ejemplo2; Se quiere diseñar el circuito que cubra la función secuencial: A+B+B-A- … el diagrama de fases de esta función es:

A+B+B-A-

1

0

1

0

A

B

A+a0b0

B+a1b0

B-a1b1

A-a1b0

A+a0b0

B+a1b0

variable se reflejara como una variable de conmutación, que en un circuito neumático será una válvula 5/2 o bien un relevador en un circuito eléctrico. Luego, El mapa de Karnauh, debe plasmarse para tres variables, dos por los pistones A y B y una mas por la variable de conmutación adicional que representaremos por X, así entonces el mapa K queda como sigue:

De este se obtienen las relaciones de señales para cada cambio de fase, que se muestran al pie del diagrama; en ellas podemos observar que existen dos accionamientos con la misma combinación de señales, lo cual implica señales permanentes y por ende la inadecuada operación del circuito. Para corregir esto, se requiere agregar una variable adicional, que permita particularizar cada accionamiento, esta

Luego, a partir del mapa, se obtienen las relaciones para cada accionamiento como se muestra abajo:

X1 = A0B0 A+ = B0X1 B+ = A1X1

X0=A1 B1 B- = A1X0 A- = B1X0 60

A+ B+ B- A-

F = a0b0 + a1b0 + a1b1 + a1b0

A'B

0'0 0'1 1'1 1'0

0 X1 B- A-

1 A+ X0 B+X


61

X1 = A0B0

A+ = B0X1

B+=A1X1

X0 = A1B1

B- = A1X0

A- = B1X0

Finalmente se desarrolla el circuito

62

Ahora, definamos los pasos del diseño de circuitos utilizando el mapa de Karnaugh:

1. Obtener la ecuación de secuencia que muestre los accionamientos requeridos en el circuito neumático.

2. Trace el diagrama de fases de la secuencia obtenida y a partir de esta, obtenga las relaciones entre los accionamientos de los actuadores y las señales de control… revise si tiene relaciones semejantes para distintos accionamientos, de ser así incluya las variables de diferenciación que se necesite.

3. Realizar el mapa de Karnaugh, agregando la Variable de diferenciación para accionamientos similares. Al introducir la variable X en el mapa, esta substituye al termino en el que se desea hacer la permuta y el termino sustituido se mueve sobre el mismo renglón pero brincando a la columna de la variable X adyacente.

4. Obtenga las ecuaciones booleanas para cada salida.

5. Desarrolle el circuito Electroneumático o Neumático para cada ecuación.


Fin unidad 1

circuitos neumaticos

Documents