3.1 DESARROLLO DE CIRCUITOS NEUMATICOS
3.1.1 Circuitos combinatorios.
Indicaciones
generales para el diseño. Configuraciones básicas
El diseño de un equipo supone el conocimiento
de las posibilidades de combinación de órgano regulador y órgano motriz. Es
importante saber con qué válvulas de vías pueden mandarse los distintos
cilindros o motores de aire comprimido. En los ejemplos el cilindro suple todos
los accionamientos lineales en la Neumática, en tanto que el motor de aire
comprimido suple todos los accionamientos giratorios.
Fig.
2. 17 - Mando más simple para cilindro de simple efecto.
Los ejemplos de las figuras 2.24 hasta la
2.26 representan mandos de cilindros de simple efecto o bien de motores de aire
comprimido con un sentido de giro. Es posible la regulación de la velocidad del
émbolo de un cilindro de simple efecto a una velocidad lenta mediante una
válvula anti retorno con estrangulamiento o bien con una válvula reguladora de
caudal (fig.2.25).
Fig. 2. 18 - Diferentes sistemas de estrangulación.
Regulación de la velocidad del pistón de un
cilindro de simple efecto:
a)
Estrangulación en la alimentación; b) Estrangulación en el escape; c)
Estrangulación en los dos sentidos.
En la figura siguiente vemos diferentes
formas de gobierno de un cilindro de simple efecto y un motor neumático de un
solo sentido.
Fig. 2. 19 - Diferentes mandos de cilindros de simple efecto.
a) Regulación de la velocidad del pistón de
un cilindro de simple efecto, aumentándola en el retroceso con una válvula de
escape rápido.
b) Regulación de la velocidad del pistón de
un cilindro de s.e., reduciéndola en el avance por estrangulación y
aumentándola en el retorno con una válvula de escape rápido.
c)
Mando del avance de un cilindro de s.e. desde dos puntos sobre una válvula
selectora.
d) Mando indirecto de un cilindro de s.e.
de gran tamaño.
e) Con una válvula 3/2 puede ser mandado un
cilindro de s.e. o un motor neumático con un sentido de circulación (marcha a
derechas o a izquierdas).
f) Regulación del número de revoluciones
de un motor neumático con un sentido de circulación por medio de una válvula
estranguladora.
De acuerdo con las figuras 2.24 a 2.26, el
mando de un motor de aire comprimido es sólo posible con los ejemplos
representados de la 2.26c a 2.26f. Los restantes ejemplos sólo son válidos para
cilindros de simple efecto (en general).
En la figura siguiente vemos las diferentes
modalidades de mando para cilindros de doble efecto, con diferentes
posibilidades de regulación.
Fig. 2. 20 - Diferentes mandos de cilindros de doble efecto.
a) Mando de un cilindro de doble efecto con
dos válvulas 3/2 y una 4/2. En el mando con dos válvulas 3/2 son posibles
cuatro posiciones de maniobra, con una válvula 4/2 sólo hay dos.
b) Regulación de la velocidad del pistón de
un cilindro doble efecto; Para actuar en los dos sentidos, es posible disponer
de dos válvulas anti retorno con estrangulación actuando en el escape.
c) Regulación de la velocidad del pistón
de un cilindro doble efecto; con reducción en el avance por válvula anti
retorno a estrangulación y con aumento en el retroceso por válvula de escape
rápido.
d) Mando de un cilindro de doble efecto
sobre una válvula 4/3. En la posición central de la válvula están purgadas las
dos líneas del cilindro y el pistón se mueve libremente.
e) Con una válvula 4/2 puede ser mandado un
cilindro de doble efecto o un motor neumático con dos sentidos de circulación
(marcha a derecha o izquierda).
f) Regulación del número de revoluciones
de un motor neumático con dos sentidos de circulación sobre válvulas de
estrangulación para marcha a derecha y a izquierda.
3.1.2 CIRCUITO SECUENCIALES USANDO MÉTODOS DE CASCADA, PASO A PASO Y POTENCIA.
Problemática
Es muy frecuente el caso de diseño de
circuitos neumáticos con varios actuadores lineales de doble efecto (2, 3 o
más) mandados por válvulas 4/2 o 5/ Doblemente pilotadas que deben realizar una
determinada secuencia de actuación, dependiendo del proceso a realizar. En
estos casos, suele ocurrir que coexistan órdenes (señales de pilotaje)
simultáneas y opuestas sobre un mismo distribuidor. Es evidente que en válvulas
con secciones y presiones de pilotaje iguales no se puede producir la
conmutación al permanecer la corredera en equilibrio.
La solución a este problema puede obtenerse
por expertos en el diseño de circuitos que "sabe" lo que va a pasar y
lo resuelven con válvulas biestables a modo de unidades de memoria. Pero sin
recurrir a la experiencia, existen métodos de diseño que proporcionan la
solución a estos problemas.
Sistema
en Cascada: Proceso Operativo
Este sistema para resolver circuitos se basa
en la creación de grupos de pilotaje independientes para la alimentación de los
pilotajes de distribuidores.
La
justificación del uso de estos grupos se basa en dos condiciones:
Este sistema para resolver circuitos se basa
en la creación de grupos de pilotaje independientes para la alimentación de los
pilotajes de distribuidores.
La justificación del uso de estos grupos se
basa en dos condiciones:1/5) Determinación de la secuencia Conocido el proceso
que debe realizar nuestro equipo, se determina la secuencia de fases (posición
de los cilindros) y el diagrama de órdenes de los sensores (detectores de
posición de los cilindros). En el análisis de este último se deberá observar la
coincidencia de órdenes contrarias a un mismo distribuidor, motivo por el que
debe utilizarse este sistema.
Así, como ejemplo, supongamos un equipo con
dos cilindros A y B cuya secuencia debe ser, con carácter cíclico:
Donde PM= puesta en marcha
En el caso de conocer la secuencia, se puede
determinar fácilmente la posición de reposo de los actuadores analizando
inversamente las fases y observando las últimas que suceden. En nuestro caso,
son A- y B-.
Elaboración del circuito
La estructura del circuito debe ser tal que,
como ya se explicó al final del capítulo 1, los actuadores figuren en la parte
superior, sus válvulas de mando en una segunda línea, los sensores (finales de
carrera) en la siguiente zona y las líneas de pilotaje y válvulas auxiliares a
continuación.
Se utilizarán como sensores válvulas tipo 3/2
NC, para conseguir poner a escape los pilotajes después de cada conmutación.
Si hay que disponer enclavamientos o
cualquier otra condición, se deberán intercalar los sensores correspondientes
en los puntos precisos para restringir la fase que se indique.
En el ejemplo citado, el pulsador de marcha
impide la primera fase A+, El circuito que se muestra a continuación
corresponde al ejemplo citado.
3.2 DESARROLLO DE CIRCUITOS ELECTRONEUMÁTICOS.
En los siguientes circuitos
electro neumáticos se muestra a detalle el cómo realizar un circuito electro
neumático realizando primeramente los más básicos y posteriormente los más
complejos.
CIRCUITOS ELECTRONEUMATICOS.
(CIRCUITOS BÁSICOS).
MANDO DE UN CILINDRO DE
SIMPLE EFECTO.
El vástago de un cilindro de
simple efecto ha de salir al ser accionado de un pulsador.
Al Soltar el pulsador, el émbolo ha de
regresar a la posición final trasera.
SOLUCIÓN 1. – MANDO DIRECTO
Por el contacto del pulsador
S1, el circuito queda cerrado. En la bobina 1Y se genera un campo magnético. La
armadura en la bobina invierte la válvula y franquea el paso para el aire
comprimido. Este fluye de (1) hacia (2) llegando al cilindro, cuyo émbolo es
enviado a la posición de salida del vástago.
Soltando el pulsador S1, el
circuito queda interrumpido. El (1Y) campo magnético en la bobina desaparece,
la válvula distribuidora 3/2 vuelve a la posición inicial, el émbolo regresa a
la posición retraída.
SOLUCIÓN 2.- MANDO INDIRECTO
En la segunda solución, un relé
K1 es pilotado por el pulsador S1. A través de un contacto de cierre de K1
queda pilotada la bobina 1Y (pilotaje indirecto). Por lo demás el desarrollo es
idéntico a la solución 1.
II.MANDO DE UN CILINDRO DE
DOBLE EFECTO.
El vástago de un cilindro de
doble efecto ha de salir, como en el caso anterior, accionando un pulsador;
soltando el pulsador ha de regresar a la posición inicial.
Solución:
El mando del cilindro de doble
efecto tiene lugar a través de una válvula distribuidora 5/2.
Por el accionamiento del
pulsador S1, la bobina 1Y se excita. A través de un servo pilotaje por aire
comprimido es gobernada la válvula distribuidora. El émbolo marcha a la
posición anterior. Al soltar S1 surte efecto el muelle recuperador de la
válvula distribuidora. El émbolo regresa a la posición inicial.
III.CONEXIÓN EN PARALELO “O”
(CILINDRO DE SIMPLE Ó DE DOBLE EFECTO).
La posición de reposo del
cilindro es con el vástago fuera. El envío del émbolo a la posición posterior
ha de ser posible desde dos puntos.
3.2.1
CIRCUITOS COMBINATORIOS (ÁLGEBRA BOOLE).
Circuitos combinatorios.
Los circuitos
combinatorios son maquinas que contienen uno o mas dispositivos de entrada y
exactamente un dispositivo de salida. Y nos permiten regular el voltaje para
interpretarlo como un sistema binario.
A tales dispositivos los llamamos COMPUERTAS, de las cuales
existen 3 básicas a saber:
- AND(y).
- OR(o).
- NOT(no).
En una computadora únicamente
existe dos posibilidades: utilizar el 0 o bien el 1 para representar el objeto
más pequeño e indivisible.
1 = voltaje alto
0 = voltaje bajo
Los datos de salida de un
circuito combinatorio están determinados por la combinación de datos de
entrada. Un circuito combinatorio no tiene memoria por lo tanto los datos de
entrada anteriores y estado existente no afectan los datos de salida del
circuito.
Ejemplo:
Dado el circuito:
La expresión booleana que la
representa será:
(x1 ^ x2) ^ (x1 v x3).
EJEMPLO DE CIRCUITO DE ALGEBRA
BOOLEANA EN EL FLUIDSIM.
se
desea un circuito para implementar la alarma de seguridad de un carro de 2
puertas se dispone de un conjunto de interruptores los cuales se han dispuesto
de la sig, manera.
a) un interruptor se ha de
prenderse si ponemos el carro en velocidad.
b) un interruptor se ha puesto
bajo cada uno de los asientos y prendera si alguien se sienta
c) un interruptor se ha puesto
en cada asiento y prendera si el cinturón es abrochado.
la alarma funcionara cuando se
prende la lleva y pongamos un cambio de velocidad y se comprueba que cualquier
de los asientos se ocupa y el correspondiente cinturón no este ajustado.
m= alarma
a= asiento derecho
b= asiento izquierdo
c= sensor de asiento
d= sensor de caja de velocidad
g= sensor de cinto derecho
h= sensor de cinto izquierdo.
Solución.
Diagrama eléctrico.
DIAGRAMA DE CIRCUITO EN EL INTERIOR DE ALGEBRA
BOOLEANA
3.2.2 CIRCUITOS SECUENCIALES USANDO MÉTODOS DE; CASCADA, PASO
Y POTENCIA.
Paso 3:
En este paso tiene que retornar
el vástago del cilindro 1A, para lo cual se descalcita el relé K1.
Cuando el cilindro 2A llega al
final de carrera acciona 2S2 (final de carrera tipo red), con la señal de dicho
sensor se cierra el circuito 5 de mando accionando el relé K3.
Paso
4:
En este paso tiene que volver
el cilindro 2A para lo cual se desconecta el relé K2. Cuando el cilindro 1A
llega al inicio de carrera cierra el contacto 1S1. Además el relé K3 está
todavía activado porque 2S2 está cerrado. Se cumplen así las dos condiciones
necesarias para que se active el relé K4 (figura 7-22).
Una fresadora ha de realizar
ranuras en un marco de madera. Para resolver tal problema un cilindro (1A)
sujeta el marco para luego mediante una unidad de avance (2A) realizar la
ranura. La secuencia deseada es: 1A+, 2A+, 2A-, 1A-, … El croquis del proceso y
el diagrama espacio fase se muestran en la figura 7-23. En la figura 7-24 se
traza el esquema neumático del proceso.
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