Electroneumática

En la actualidad la electroneumática ha tomado un lugar muy importante en la

automatización de los procesos industriales. Para su comprensión es necesario abordar

temas adicionales a la neumática como es la electricidad, las electroválvulas y los

sistemas de control, p/e PLC.

Electricidad

La corriente eléctrica o corriente de electrones es la fuente o portadora de la energía para

las funciones de control en la electroneumática.

Para su estudio se tienen tres unidades:

V: Tensión, que utilizan los aparatos para funcionar

I: Amperes, intensidad de corriente; cantidad de corriente que puede consumir un aparato.

Ω: La resistencia (R) que tiene un conductor o consumidor al paso de corriente (Ohm’s).

La relación entre estas unidades da lugar a la: Ley de Ohm. Donde la intensidad de

corriente (I) es directamente proporcional al voltaje (V) e inversamente proporcional a la

resistencia (R).

Para la utilización de la energía eléctrica, además de conocer la relación que da la Ley de

Ohm, debemos considerar:

Los dos polos de la fuente de energía, un polo positivo y uno

negativo. Para poder energizar por ejemplo, un foco, lo

debemos conectar a ambos polos de la fuente de energía.

La Potencia eléctrica: Watts; P=V*I

Corto circuito: Es la unión de los dos polos (negativo y

positivo), provocando por paso corriente que al no encontrar resistencia donde

actuar, genera altas temperaturas y la destrucción de los cables o instalaciones

eléctricas.

1

Magnetismo: En todos los conductores donde circula corriente eléctrica se

generan campos magnéticos, estos dependen de la intensidad de la corriente o de

las espiras de una bobina, en el caso de un motor eléctrico.

La utilización del magnetismo y los campos magnéticos es muy frecuente en la

electroneumática pues son utilizados en los relevadores, contactores y electroválvulas.

Estos elementos son consumidores inductivos, es decir, componentes que usan la

energía eléctrica para crear campos magnéticos, que al mismo tiempo reciben la misma y

la devuelven al circuito.

Generación de las señales eléctricas.

En todas partes existen señales, las enviamos y recibimos. Todas las señales tienen una

finalidad. En la industria, por ejemplo, una señal puede tener un efecto en alguna parte de

una máquina.

En la electroneumática las señales son transportadas por la corriente eléctrica y

generadas a partir del accionamiento de un interruptor, abriendo o cerrando un circuito

eléctrico para la circulación de la corriente o su interrupción.

Existen diversos medios para la generación de señales:

Contactores: Los interruptores tienen contactos, los cuales pueden ser “Normalmente

abiertos” o “Normalmente cerrados” . “Acumulador” siendo que interrumpe un

circuito y al mismo tiempo activa otro.

Pulsadores: Los cuales se activan o desactivan con un solo pulso sin que se queden en

esa posición. “Normalmente abierto”

2

y “Normalmente cerrados”

1

Interruptores con enclavamiento: Se quedan en la posición que obtuvieron después de su

activación. “Normalmente abierto”

1

y “Normalmente cerrados”

2

“Normalmente abierto NA” Normalmente cerrado NC”

2

Accionamiento mecánico: Interruptor de final de carrera o rodillo abatible,

genera mecánica o automáticamente señales, al ser activado por la

ubicación o final de carrera de un cilindro.

Detectores de proximidad: Sirven para conocer la ubicación de los cilindros.

Sensores inductivos: Podemos utilizarlos para saber la ubicación o estado de los

elementos, la señal es producida con la detección de un material ferroso o conductor.

Sensores capacitivos: Reconoce cualquier material, generando una señal.

Sensores ópticos: Cuando se interrumpe o refleja el haz de luz que emite, se genera la

señal eléctrica.

Existen también interruptores de presión que se activan con la presión del

aire. Se activan cuando la presión del aire alcanza un valor establecido,

cierra un circuito y manda una señal.

Hay interruptores de presión especiales lo cuales nos permiten controlar el nivel de

impurezas en el aceite (electrohidráulica).

Procesamiento de las señales eléctricas

Para procesar las señales eléctricas que mandan los interruptores, necesitamos de los

elementos electromecánicos, relevadores o contadores.

Un relevador cuenta una bobina, núcleo y un inducido con contactos (por lo

general cuanta con “Normalmente abiertos NA” y “Normalmente cerrados NC”)

Para su funcionamiento necesitamos de una corriente, la cual fluye a través de la bobina

generando un campo electromagnético. Gracias al campo electromagnético se genera la

conmutación de los contactos. Al contar un mismo relevador con varios contactos “NA” y

“NC” podemos abrir y cerrar al mismo tiempo varios circuitos.

Además existen relevadores temporizadores; con retardo de conexión 5

1

y retardo

de desconexión5

1

, y contadores. 5

2

3

1

Interruptor de Presión

El procesamiento de las señales por los relevadores es conocido como “Controles

programables”.

Electroválvulas

Las electroválvulas son utilizadas para la conversión de señales eléctricas a acciones

neumáticas. Su función es igual a las válvulas de vías utilizadas en la

neumática, lo que las hace diferentes es su forma de accionamiento

(eléctricamente).

¿Cómo funciona? Mediante la corriente eléctrica que le suministramos a la válvula al

accionar un pulsador; se energiza una bobina que a la vez genera un campo

electromagnético, este hace conmutar a los electroimanes que poseen las válvulas, esta

conmutación o cambio de posición hace que la electroválvula realice las acciones

neumáticas.

Las electroválvulas deben tener ciertas características, pues deben vencer algunas

fuerzas, como la de los muelles.

Los electroimanes deben ser lo más pequeño posible para reducir la cantidad de calor

producido por la creación de los campos magnéticos y así la electroválvula trabaje sin

problemas. Sin embargo si las válvulas son de gran tamaño además

de la utilización del electroimán, la conmutación de la válvula se apoya

en la energía del aire comprimido, el apoyarse de esta energía se

conoce como Servo-pilotaje.

Con la utilización de un electroimán pequeño, el costo y tamaño de las válvulas es menor.

Además del accionamiento eléctrico, una electroválvula puede ser

activada manualmente, con este accionamiento podemos ajustar o

manipular el buen funcionamiento de la válvula.

¿Cómo funcionan los sistemas neumáticos?

Los sistemas neumáticos deben su funcionamiento a la unión de las señales eléctricas y

los actuadores neumáticos que realizan el trabajo. Su convergencia se da en “El sistema

de control de la máquina”, pues este activa a partir de las señales eléctricas generadas

por los sensores, pulsadores y electroimanes de los cilindros a las electroválvulas.

4

Válvula electroneumática

Válvula con servo-pilotaje

4 2

1 3

4 2

1 3

4 2

1 3

Válvula con servo-pilotaje y accionamiento manual

PLC

Para el procesamiento de señales en sistemas electroneumáticos muy complejos

utilizamos el PLC, un Control Lógico Programable, este se encuentra en el Sistema de

control de la máquina.

El control lógico está conformado por:

Entrada de las señales: Recibe indicaciones de los procesadores de señales y las envía a

la CPU para su procesamiento.

Unidad Central CPU: Donde se transforman las señales de

entrada a señales de salida. En la CPU se encuentra un

procesador y la memoria para los programas.

Salida de las señales: Es aquí de donde se emiten las señales ya procesadas por la CPU

para la realización de las acciones en los actuadores neumáticos de la zona de trabajo.

Esquemas

Un esquema explica la estructura y funcionamiento de los sistemas electroneumáticos.

Para esto existen dos tipos de esquemas, el neumático y el eléctrico. Con los esquemas

podemos realizar el montaje, puesta en marcha y mantenimiento de los sistemas.

5

+24V

0V

2

1 3

YP1

YP1

1

Esquema eléctrico y neumático en reposo Esquema eléctrico (en rojo) y neumático (en azul) ya activado

Cuestionario:

1. ¿Cuáles son las unidades para el estudio de la electricidad?a) V, I, Ω. b) Watts, Ω, KWAc) Ninguna de las anteriores.

2. ¿Cómo obtenemos la potencia eléctrica?

a) W= VI

b) W= IR

c) P= V * I

3. Relacionar las columnas:

a) ( D) Interruptor con enclavamiento “NC”

b)

2

( C ) Interruptor “Acumulador”

c) ( A ) Contactor “NA”

d)

2

( B ) Interruptor “NA”

4. Es la función de un sensor capacitivo:a) Reconoce cualquier material, generando una señal. b) Sirven para conocer la ubicación de los cilindros.c) La señal es producida con la detección de un material ferroso o conductor.

6

5. ¿Cuáles de las siguientes figuras son relevadores?

a) 5

2

b)

1

c)

d)5

1

6. ¿Qué tipo de válvulas son?

a)

4 2

1 3 Válvula electroneumática con servo-pilotaje y accionamiento manual

b)

4 2

1 3 Válvula electroneumática con servo-pilotaje

c)

4 2

1 3 Válvula electroneumática

7. ¿Cuál es la función del “Sistema de control de la máquina” en un sistema electroneumática?

a) La activación de una válvula mediante otra válvula.b) La activación de las electroválvulas a partir de las señales eléctricas. c) Ninguna

7

8. En un PLC ¿Cuál es la función de de la CPU?a) Recibir indicaciones de los procesadores de señales y enviarlas.b) Emitir las señales una vez procesadas, para la realización de las acciones

en los actuadores neumáticos de la zona de trabajoc) Transformar las señales de entrada a señales de salida.

9. Escribir el tipo de esquema presentado:

a) Esquema neumático

b) Esquema eléctrico

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Referencias:

http://www.youtube.com/watch?v=fKfKLzMYvtk

http://www.youtube.com/watch?v=EWIEME3Y5rw

http://www.youtube.com/watch?v=oKmnonylj7Q

http://www.youtube.com/watch?v=AksX5YAbmUo

http://www.youtube.com/watch?v=3Ka3e23fp7w

http://www.youtube.com/watch?v=A0xX2zORIQY

http://www.youtube.com/watch?v=IB84iT3tYoU

http://www.youtube.com/watch?v=_akHP6I4VZQ

http://www.youtube.com/watch?v=QOqgvAeWpMM

http://www.youtube.com/watch?v=XXhl4qVQhvc

Imágenes:

http://www.google.com.mx/imghp?hl=es&tab=wi Ley de Ohm

FluidSIM 3.6 FESTO

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