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Capítulo 18: Interpretación de esquemas de automatización Introducción Para la representación de los automatismos se emplea una simbología que identifica a cada elemento y que, de una forma sencilla, transmite la información necesaria para poder comprender y configurar infinidad de circuitos. En def...

Capítulo 18: Interpretación de esquemas de automatización Introducción Para la representación de los automatismos se emplea una simbología que identifica a cada elemento y que, de una forma sencilla, transmite la información necesaria para poder comprender y configurar infinidad de circuitos. En definitiva, el dibujo de los circuitos ha de cumplir los mismos requisitos que un dibujo convencional, es decir, ha de ser simple, claro y preciso. La forma de cada símbolo está normalizada, e intentan parecerse al objeto real, logrando una comprensión más sencilla de los distintos elementos. Los símbolos son imprescindibles para la realización de esquemas. Además de los símbolos, se utilizarán una serie de letras y números que identificarán, entre otras cosas, la forma de realizar las conexiones; incluso los colores presentan o transmiten cierta información. De forma genérica, vamos a poder diferenciar tres tipos de esquemas, que son: los de potencia, los de mando y el esquema general de conexiones. Los esquemas de potencia representan los distintos aparatos, receptores y conductores que configuran el circuito, por donde discurre la energía útil y logran hacer funcionar el receptor. Por el contrario, los esquemas de mando representan los aparatos con los que se accionará y controlará el circuito de potencia. Finalmente diremos que el esquema general de conexiones es la unificación de los anteriores circuitos, es decir, en un mismo plano estarán presentes los esquemas de potencia y de mando. Lógicamente este último esquema sólo se empleará en instalaciones sencillas, pero no resulta funcional en circuitos complejos, ya que su interpretación se hace confusa. Si hiciésemos referencia a los esquemas neumáticos o hidráulicos, podríamos hablar de órganos de mando, entendiéndolos como el conjunto de elementos que gobernarán una serie de órganos que realizarán un trabajo. Lógicamente la energía que necesitan estos elementos es mínima en comparación con la que requieren los órganos de trabajo. Además, los planos suelen presentar una leyenda, donde se indican todos los componentes que forman el circuito. ESQUEMA DE POTENCIA L1 L2 L3 ESQUEMA DE MANDO 1 F1 96 98 Q1 LEYENDA. 21 S0 5 97 95 F2 3 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 U V W L1, N: Alimentación. F1: Protección magnetotérmica. F2: Relé térmico. S0: Pulsador de paro. S1: Pulsador de marcha. K1M: Contactor. H1: Señalizacíón funcionamiento motor. H2: Señalización disparo relé térmico M: Motor 22 13 S1 13 K1M 14 KM1 23 K1M 14 23 A1 X1 X1 A2 X2 X2 K1M H1 95 97 F2 96 98 H2 M1 3 ~ Comenzaremos exponiendo los símbolos empleados en la automatización que nos marca la norma. Seguidamente explicaremos la forma de representar circuitos eléctricos, neumáticos o hidráulicos. Comenzaremos tratándolos de forma individual para finalizar dibujando esquemas que combinen todas estas 293 Símbolos eléctricos Símbolo disciplinas. Símbolo Descripción Accionadores (Continuación…) Descripción Contornos y envolventes Mando por acumulación de energía mecánica. Se puede añadir en el cuadrado información adicional indicando la forma de la energía almacenada. Accionado por un dispositivo electromagnético, por ejemplo para protección contra una sobreintensidad Accionado por un dispositivo térmico, por ejemplo para protección contra una sobreintensidad Mando por motor eléctrico Objeto, por ejemplo: Equipo Dispositivo Unidad funcional Componente Función Separación Pantalla. Blindaje. M Mando por reloj eléctrico Naturaleza de la corriente y de la tensión Corriente continua Accionado por el nivel de un fluido Accionado por un contador Corriente alterna Accionado por el flujo de un fluido Efecto o dependencia Efecto térmico Accionado por humedad relativa %H2O Puesta a tierra y a masa, equipotencialidad Efecto electromagnético Tierra, símbolo general Conexiones mecánicas y de otro tipo Masa, chasis Conexión mecánica Conexión mecánica con indicación del sentido de la fuerza o del movimiento de traslación Conexión mecánica con indicación del sentido del movimiento de rotación Conexión mecánica, forma 2 Equipotencialidad Conexiones Conexión 3 110V Acción retardada 2x120mm2 Al Retorno automático Trinquete, retén, retorno no automático. Enclavamiento mecánico entre dos dispositivos 3N 50 Hz 400V 3x120mm2 + 1x50 mm2 EJEMPLO: tres conexiones EJEMPLO: Circuito de corriente continua, 110 V, dos conductores de aluminio de 120 mm2 EJEMPLO: Circuito de corriente trifásica, 50 Hz, 400 V, tres conductores de 120 mm2, con hilo neutro de 50 mm2 Conexión trenzada Accionadores Accionador manual, símbolo general Accionador manual, protegido contra una operación no intencionada Conductores en un cable Mando de tirador Mando rotativo Mando de pulsador Uniones, terminales y ramificaciones Unión. Punto de conexión Terminal Mando por efecto de proximidad Conexión en T Mando por contacto Accionador de emergencia (tipo “seta”) Unión doble de conductores Mando de pedal Mando de palanca n Mando de llave Mando de corredera Permutación de conductores Cambio de secuencia de fases Inversión de polaridad Símbolo Descripción Dispositivos de conexión Símbolo Descripción Componentes pasivos, semiconductores y máquinas eléctricas (Continuación…) Contacto hembra (de una base o de una clavija) Base Transformador de corriente Base y clavija Transformador de tensión Conjunto de conectores Contactos de elementos de control Componentes pasivos, semiconductores y máquinas eléctricas Contacto de cierre (contacto de trabajo) o normalmente abierto (NO - NA) Resistencia símbolo general Contacto de apertura (contacto de reposo) o normalmente cerrado (NC) Resistencia variable Condensador símbolo general Contacto inversor antes del cierre o “conmutado” Inductancia, bobina, arrollamiento, reactancia Diodo semiconductor, símbolo general Contacto inversor antes de la apertura o “solapado” (cierra el NO antes de abrir el NC) Diodo emisor de luz (LED), símbolo general Contacto de paso, con cierre momentáneo cuando su dispositivo de control se activa Tiristor diodo bidireccional Contacto de paso, con cierre momentáneo cuando su dispositivo de control se desactiva Tiristor triodo, tipo no especificado Contacto de paso, con cierre momentáneo cuando su dispositivo de control se activa o se desactiva Contacto (de un conjunto de varios contactos) de cierre adelantado respecto a los demás contactos del conjunto Contacto (de un conjunto de varios contactos) de cierre retrasado respecto a los demás contactos del conjunto Contacto (de un conjunto de varios contactos) de apertura retrasada respecto a los demás contactos del conjunto Contacto (de un conjunto de varios contactos) de apertura adelantada respecto a los demás contactos del conjunto Tiristor triodo bidireccional Triac Transistor PNP Fotodiodo Dispositivo fotoconductor con conductividad asimétrica Célula fotovoltaica Fototransistor, se muestra tipo PNP Acoplador óptico Fotoacoplador Devanado trifásico en triángulo Devanado trifásico en estrella M GS 3 M 3 M 3 Contacto de cierre retardado a la conexión de su dispositivo de mando Motor serie de corriente continua Contacto de cierre retardado a la desconexión de su dispositivo de mando Generador síncrono trifásico de imán permanente Contacto de apertura retardado a la conexión de su dispositivo de mando Contacto de apertura retardado a la desconexión de su dispositivo de mando Motor de inducción trifásico de jaula Contacto de cierre retardado a la conexión y también a la desconexión de su dispositivo de mando Ejemplo de una asociación de dos contactos de cierre a la conexión con un contacto de apertura a la desconexión Motor de inducción trifásico de rotor bobinado Transformador de dos arrollamientos Contacto de cierre con retorno automático Transformador trifásico, conexión estrella-triángulo Contacto de apertura con retorno automático Interruptor de funcionamiento por efecto de la temperatura, contacto de cierre Autotransformador monofásico Interruptor térmico autoaccionado (por ejemplo, bimetal) con contacto de apertura 295 Símbolo Descripción Contactos de accionadores, mando manual e e Símbolo Descripción Dispositivos de conmutación de potencia (Continuación…) Contacto de cierre de control manual, símbolo general Interruptor automático Interruptor pulsador, con contacto de cierre y retorno automático Seccionador Interruptor pulsador, con contacto de cierre y retorno automático Interruptor seccionador Interruptor tirador, con contacto de cierre y retorno automático Fusible, símbolo general Interruptor de giro, con contacto de cierre, sin retorno automático Fusible percutor ( con unión mecánica) Interruptor de giro, con contacto de apertura, sin retorno automático Fusible interruptor Ejemplo de un interruptor de mando rotativo de 4 posiciones fijas Fusible seccionador Fusible interruptor seccionador Pulsador de paro de emergencia con dispositivo de enganche, con cabeza tipo "seta" y contacto de apertura Pulsador con contacto de cierre y maniobra positiva Pararrayos Mecanismo de disparo libre Bobinas de contactores, temporizadores y relés de mando Pulsador de paro de emergencia con dispositivo de enganche, con cabeza tipo "seta" y contacto de apertura y maniobra positiva Bobina de relé, símbolo general. Dispositivo de mando, símbolo general. Elementos captadores de campo Interruptor de posición, contacto de cierre Interruptor de posición, contacto de apertura Dispositivo de mando con dos devanados separados. Contacto de apertura de un interruptor de posición con maniobra positiva de apertura Interruptor sensible al contacto con contacto de cierre Dispositivo de mando de un relé de desconexión lenta. Dispositivo de mando de un relé de conexión lenta. Interruptor de proximidad con contacto de cierre Dispositivo de mando de un relé de conexión y desconexión lentas. Interruptor de proximidad con contacto de cierre accionado por un imán Dispositivo de mando de un relé de acción rápida. Interruptor de proximidad de materiales férricos con contacto de apertura Dispositivo de mando de un relé de enclavamiento mecánico. Termopar, representado con los símbolos de polaridad Termopar, la polaridad se indica con un trazo mas grueso en uno de sus terminales (polo negativo) Dispositivo de mando de un relé polarizado Dispositivos de conmutación de potencia Contactor Contacto principal de cierre de un contactor Contactor con desconexión automática provocada por un relé de medida o un disparador incorporados Contactor Contacto principal de apertura de un contactor Dispositivo de mando de un relé de remanencia Dispositivo de mando de un relé electrónico Relé representado con un contacto de cierre estático (semiconductor) 296 Símbolo Descripción Bobinas de contactores, temporizadores y relés de mando (Continuación…) Símbolo Descripción Dispositivos contadores (Continuación…) Dispositivo contador controlado por leva que provoca el cierre de un contacto cada n impulsos Relé estático accionado por un diodo emisor de luz, representado con un contacto de cierre estático semiconductor Convertidores de señal Convertidor de señales analógicas, símbolo general Bobina de una electroválvula Relojes eléctricos Reloj, símbolo general Reloj secundario Aparatos indicadores, contadores y de medida Reloj principal Aparato indicador Reloj con contacto incorporado Registrador Aparato integrador, por ejemplo contador de energía Lámparas y dispositivos de señalización Lámpara, símbolo general Lámpara de señalización parpadeante Lámpara de señalización alimentada mediante transformador incorporado Indicador electromecánico Elemento de señalización Indicador sonoro tipo bocina Timbre Sirena Silbato de accionamiento eléctrico Dispositivos contadores Símbolo distintivo de la función de cuenta de un número de sucesos Contador de impulsos eléctricos n Contador de impulsos eléctricos con puesta manual a 'n' (se pone a cero si n=0) 0 Contador de impulsos eléctricos con puesta eléctrica a cero Contador de impulsos eléctricos con varios contactos de cierre no simultáneos dependientes del valor de cuenta 297 Según la norma EN-UNE los aparatos utilizados en automatismos se identificarán mediante un conjunto de 3 cifras y letras: 1ª 2ª 3ª Así un el contactor principal nº 2 de un esquema se identificará mediante K 2 M K Contactor (tabla de tipos de aparatos) 2 Contactor nº 2 dentro del esquema M Principal (tabla de funciones) Designación indica el tipo de aparato Indica su número dentro del esquema Indica su función Letra Cifra Letra Seguidamente se muestran unas tablas donde se indican las letras que designan el tipo de aparato y las funciones generales dentro del esquema DESIGNACIÓN DEL TIPO DE APARATO Letra Tipo de aparato Ejemplo de aplicación A Grupos constructivos y partes Amplificadores, amplificadores magnéticos, láser, máser, combinaciones de aparatos B Convertidores de magnitudes no eléctricas a eléctricas y viceversa Transductores, sondas térmicas, termocélulas, células fotoeléctricas, dinamómetros, cristales piezoeléctricos, micrófonos, altavoces, aparatos de campo giratorio C Condensadores D Dispositivos de retardo, de memoria y elementos binarios Conductores de retardo, elementos de enlace, elementos monoestables y biestables, memorias de núcleos, registradores, memorias de disco, aparatos de cita magnética E Diversos Instalaciones de alumbrado, calefacción y otras no indicadas F Dispositivos de protección Fusibles, descargadores de sobretensión, relés de protección, disparadores G Generadores Transformadores frecuencia rotativos, baterías, equipos de alimentación, osciladores H Equipos de señalización Aparatos de señalización ópticos y acústicos K Relés, contactores Relés auxiliares, intermitentes y de tiempo: contactores de potencia y auxiliares L Inductancias Bobinas de reactancia M Motores N Amplificadores, reguladores Circuitos integrados P Aparatos de medida, equipos de prueba Instrumentos de medida, registradores y contadores, emisores de impulsos, relojes Q Aparatos de maniobra para altas intensidades Interruptores de potencia y de protección, seccionadores, interruptores automáticos, seccionadores bajo carga con fusibles R Resistencias Resistencias, potenciómetros, reóstatos, shunts, resistencias derivación, termistores S Interruptores, selectores Pulsadores, interruptores de posición y mando, selectores rotativos, selectores,... T Transformadores Transformadores de tensión e intensidad, transmisores U Moduladores, convertidores Discriminadores, convertidores de frecuencia, demoduladores, inversores, variadores, onduladores V Válvulas, semiconductores Válvulas de vacío y descarga en gases, diodos, transistores, tiristores W Vías de conducción, guiaondas Hilos de conexión, cables, guiaondas y acoplamientos, dipolos, antenas parabólicas X Bornes, clavijas, enchufes Clavijas y cajas de enchufe, clavijas de prueba, regletas de bornes y de soldadura Y Equipos eléctricos accionados mecánicamente Frenos, embragues, válvulas Z Equipos de compensación, filtros, limitadores Equipos para limitación de cables, reguladores dinámicos, filtros de cristal FUNCIONES GENERALES Letra Tipo de función Letra Tipo de función Letra Tipo de función A Función auxiliar J Integración S Memorizar, registrar, grabar B Dirección de movimiento K Servicio pulsante T Medida de tiempo, retardar C Contar L Identificación conductores V Velocidad (acelerar, frenar) D Diferenciar M Función principal W Sumar E Función conectar N Medida X Multiplicar F Protección P Proporcional Y Analógico G Prueba Q Estado (marcha, paro, limitación) Z Digital H Señalización R Reposición, borrar 298 Marcado de bornes Observamos el marcado de bornes, en primer lugar según las normas IEC y después la forma tradicional. Contactos principales de potencia La referencia de sus bornas consta de una sola cifra: de 1 a 6 en aparatos tripolares de 1 a 8 en aparatos tetrapolares Las cifras impares se sitúan en la parte superior y la progresión se efectúa en sentido descendente y de izquierda a derecha. Contactos auxiliares Las referencias de las bornas de contactos auxiliares constan de dos cifras: La primera cifra (cifra de las decenas) indica el nº de orden del contacto en el aparato. Dicho número es independiente de la disposición de los contactos en el esquema. El número 9 (y el 0, si es necesario) quedan reservados para los contactos auxiliares de los relés de protección contra sobrecargas (relés térmicos), seguido de la función 5 - 6 ó 7 - 8. Marcado Tipo de Bornes contacto.1.2.3.4.5.6.7.8 95 96 97 98 La segunda cifra (cifra de las unidades) indica la función del contacto auxiliar, siendo las cifras impares las que se corresponden a la entrada del contacto y las pares las de la salida del mismo: Contactor con 4 contactos auxiliares. Su numeración sería: - 1er contacto (NC) 11 – 12 - 2º contacto (NA) 23 – 24 - 3er contacto (temporizado NC) 35 – 36 - 4º contacto (temporizado NA) 47 - 48 Función NC Contacto de apertura (cerrado) NA Contacto de cierre (abierto) NC NA NC NA Contactos de función especial (temporizado, decalado, de paso, de disparo de relé,...) Contactos auxiliares de relé térmico de protección. Contactos auxiliares de un relé térmico de protección. Contactos temporizados La identificación de los contactos temporizados viene resumida en el siguiente cuadro. La primera cifra (marcada con un punto) indica el orden del contacto dentro del elemento. Contactos temporizados. 299 Identificación y marcado de contactores En un contactor los contactos principales y auxiliares se marcan de acuerdo con lo que hemos visto anteriormente. En el caso de los contactos auxiliares, veíamos que la primera cifra indicaba el orden del contacto en el aparato y la segunda su función. Estos contactos auxiliares definen el número característico del contactor, un número de 2 cifras en función del número de contactos normalmente abiertos (primera cifra) o cerrados (segunda cifra) de que disponga. Nº Contactor 21: 2 contactos NA + 1 contacto NC Nº Contactor 12: 1 contacto NA + 2 contactos NC Bobinas de mando electromagnético y señalización El marcado de las bobinas, se hace de acuerdo con señalado en el siguiente cuadro: Bobina normal: A1, A2 Bobina con 3 bornes: A1, A2 y A3 Bobina con 2 arrollamientos: A1, A2 y B1, B2 Accionamiento por corriente de trabajo: C1, C2 Accionamiento por mínima tensión: D1, D2 Bobina de enclavamiento: E1, E2 Denominación de los rácores o empalmes neumáticos En el ámbito de la neumática, la denominación de los racores o empalmes se realizará de la siguiente forma: Denominación de empalmes Conexiones de utilización A, B, C… Alimentación de presión P Escapes R, S, T… Fuga L Conexiones de pilotaje Z, Y, X… 300 Según ISO y CETOP 2, 4, 6 … 1 3, 5, 7… 9 12, 14, 16… Símbolos neumáticos Símbolo Descripción Símbolo Descripción Conductores 1- De trabajo 2- De pilotaje 3- De purga o drenaje Medidor de temperatura (Termómetro) Medidor de caudal Conductor flexible 1 2 Unión de conductores 1 2 Cruce de conductores Presostato Válvulas (símbolo general) 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 Válvula directa (pilotaje neumático) Normalmente abierta Purga de aire 1- Orificio de evacuación 2- Piso no conectable 3- Conectable por roscado Acoplamientos rápidos 1- Acoplamiento sin válvula antirretorno 2- Acoplamiento con válvula antirretorno 3- Acoplamiento simple 4- Cerrada por válvula antirretorno Depósitos 1- Conducciones por encima 2- Conducciones por debajo del nivel del líquido 3- Conducciones a presión 4- Conducciones con depósito con carga Válvula inversa (pilotaje neumático) Normalmente cerrada 1 1 2 Regulador de caudal en un solo sentido Válvula de escape rápido Acumuladores 1- Hidráulico 2- Neumático 1 2 1 2 1 2 Limitador de presión (Válvula de seguridad) Limitador de presión pilotado Filtro 2 Válvula antirretorno pilotada 1- Al cierre 2- A la apertura Selector de circuitos Silenciador 1 Válvula antirretorno 1- No regulada 2- Regulada (tarada) 2 Limitador proporcional de presión Purgadores 1- Mando manual 2- Mando automático Filtro con purgador 1- Mando manual 2- Mando automático 1 2 Reductor de presión pilotado Reductor diferencial de presión Deshumidificador Reductor proporcional de presión Lubricador Regulador de caudal (a) simplificado Reductor de presión a Reductor de presión pilotado Regulador de caudal con retorno al depósito (a) simplificado Manómetro a Grupo de acondicionamiento Filtro – Reductor, indicador de presión. Lubricador. Divisor de caudal Grupo de acondicionamiento Esquema anterior simplificado Válvula de estrangulamiento (a) simplificado Inicio de instalación (presión) a 301 Símbolo Descripción a b c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Símbolo Descripción Distribuidores a) Distribuidor de 2 posiciones b) Distribuidor de 3 posiciones con posición intermedia de paso c) Distribuidor de 3 posiciones indistintas Vías interiores 1- 1 vía 2- 2 vías paralelas 3- 2 vías cruzadas 4- 2 orificios cerrados 5- 2 vías de conexión transversal 6- 2 orificios cerrados y 2 vías en by-pass 7- 1 orificio cerrado y 2 vías 8- 1 orificio cerrado y 2 vías en paralelo 9- 4 orificios cerrados Dispositivo de mantenimiento de posición Dispositivo de enclavamiento 1 2 1 2 2 1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 4b 5a M 5c a 5 6 a b a b c d a b 2- De doble efecto con doble vástago 3- De doble efecto con amortiguación al retorno 4- De doble efecto con amortiguación a la ida y retorno 5- De doble efecto con amortiguación regulable al retorno 6- De doble efecto con amortiguación regulable a la ida y al retorno 7- Multiplicador de presión con fluido de la mima naturaleza 8- Multiplicador de presión con fluidos de distinta naturaleza (aire - aceite) 7 8 Convertidor de presión aire - aceite 1 1- Motor de caudal constate. Motor hidráulico no reversible 2 2- Motor de caudal constante. Motor hidráulico reversible 3 3- Motor de caudal variable no reversible 4 4- Motor de caudal variable reversible Motor térmico M 1 Mando mecánico a- Por pulsador b- Por resorte (muelle) b De doble efecto 4 Distribuidores 2p, 3v Accionamiento neumático en los dos sentidos Distribuidores 2p, 4v Accionamiento neumático en los dos sentidos Distribuidores 2p, 5v Accionamiento neumático en un sentido y retorno por resorte Mando de distribuidores 1- Mando por fluido directo 1a. por presión 1b. por depresión (falta de pres.) 2- Mando por fluido indirecto 2a. por presión 2b. por depresión (falta de pres.) 3- Mando combinado 3a. por electroimán y distribuidor piloto 3b. por electroimán o distribuidor piloto 4a. por electroimán y distribuidor piloto 4b. por electroimán o distribuidor piloto 5- Mando eléctrico 5a. por electroimán (un arrollamiento) 5b. por electroimán (dos arrollamientos) 5c. por motor eléctrico 5b 1- 3 Distribuidores 2p, 2v 1- Accionamiento manual 2- Accionamiento neumático con retorno por resorte 1 Cilindros 1- De simple efecto 2- De simple efecto con retorno por resorte 1- Bomba de caudal constante, compresor. Bomba hidráulica no reversible 2- Bomba de caudal constante, compresor. Bomba hidráulica reversible 3- Bomba de caudal constante, compresor no reversible 4- Bomba de caudal variable, reversible 5- Bomba de vacío 2 Mando mecánico a- Por rodillo b- Por rodillo abatible Mando manual a- Símbolo general b- Por pulsador c- Por palanca d- Por pedal 3 4 Ejes rotativos a- Un solo sentido de rotación b- Con dos sentidos de giro 5 302 Circuitos eléctricos Comenzaremos explicando los circuitos eléctricos elementales, para lo que nos auxiliaremos de los que habitualmente encontraremos en viviendas (fig. 1). El ámbito doméstico es sin duda donde primero todos tomamos nuestro primer contacto con la corriente eléctrica, en ellas se trata de establecer las condiciones técnicas y las garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas conectas a una fuente de suministro, con la finalidad de preservar la seguridad de las personas y los bienes, asegurando el normal funcionamiento y contribuyendo a la eficiencia económica de la energía. Para garantizar todas las condiciones antes expresadas, existe un reglamento electrotécnico para Baja Tensión que está recogido en el Real Decreto 842/2002 de 2 de Agosto, que hay que tener en cuenta y respetar a la hora de realizar las instalaciones. Fig. 1 Instalación de un timbre, una lámpara y un enchufe. Esquemas Básicos A continuación, se representan esquemas eléctricos básicos, que utilizan diferentes elementos de mando que se encuentran presentes en las instalaciones de viviendas Pulsadores El esquema (fig. 2) consta de un pulsador “S”, el cual al ser accionado hace llegar la fase “L1” a la bombilla “H” y puesto que la otra fase “L2” le llega de manera directa por el cableado, la bombilla se enciende, en cuanto se suelte el pulsador, este vuelve a su estado de reposo y por lo tanto la fase “L1” deja de llegar a la bombilla y por lo tanto se apaga. Los elementos de mando pueden tener varios contactos asociados, en el ejemplo (fig. 3) el pulsador está formado por un contacto normalmente abierto (NA) y otro normalmente cerrado (NC). Fig. 3 Fig. 2 F F L1 L1 1 2 1 2 3 4 1 H 1 4 2 1 H1 Verde 2 F F L2 4 3 303 4 1 Verde 2 L2 3 3 S S H2 Rojo 2 Interruptores El nombre más correcto del interruptor, es de pulsador con enclavamiento, puesto que hay que accionar para activarlo y también para desactivarlo. El esquema de la figura 4 dispone de interruptor, que al ser accionado hace llegar la fase “L” a la bombilla y puesto que la otra fase “N” le llega de manera directa por el cableado, la bombilla se enciende, cuanto se suelte el interruptor, este se quede en el mismo estado, por lo tanto si se quiere apagar la bombilla hay que volver a accionarlo. Fig. 4 Los interruptores son muy utilizados en el mando de las aplicaciones de viviendas y menos en las instalaciones industriales, donde se usan solo en el mando directo. Existen también interruptores de potencia, con múltiples contactos asociados. Conmutadores Cuando queremos controlar un punto de luz desde dos puntos se utiliza un circuito que combina dos conmutadores simples, este circuito se utiliza para cubrir necesidades de conmutación cortas (fig. 5). Cuando queremos controlar un punto de luz desde más de dos puntos se utiliza un circuito que combina dos conmutadores simples, con el de cruzamiento (fig. 6). La aplicación más común de este circuito está en los grandes pasillos que poseen accesos intermedios en los que se puede accionar la luz, así como recorrer parte del mismo y controlar la iluminación sin necesidad de volver al inicio del pasillo. Fig. 7 Fig. 5 Desde dos sitios Fig. 6 Desde más de dos sitios En el caso del pasillo de una galería o bodega, donde sólo se puede entrar por un sitio y además es necesario iluminar únicamente la zona donde se encuentra en ese momento la persona, se pueden conectar en cascada las lámparas con la ayuda de conmutadores simples (fig. 7). 304 Fig. 8a Fig. 8b F F L1 Serie L1 1 2 1 2 3 3 S1 Cuando lo que pretendemos es condicionar el accionamiento de un receptor, recurrimos a conectar en serie los elementos de mando que intervengan, para ello tendremos que accionar simultáneamente los pulsadores (fig. 8a). S1 4 4 3 1 S2 H1 Verde 4 Si deseamos encender dos bombillas a la vez, una de las maneras es conectarlas una a continuación de la otra, pero de esta manera reparten la intensidad y encenderán con poca luminosidad, por lo tanto de esta manera nunca deben conectarse aquellos receptores que tengan que funcionar con toda su intensidad (fig. 8b). 2 1 H 1 H2 Verde 2 F F L2 L2 3 4 3 Fig. 9a Paralelo F L1 L1 1 2 1 3 S1 2 3 3 S2 S1 4 4 4 1 Si deseamos encender dos bombillas a la vez, la otra manera es conectarlas uniendo sus entradas por un lado y por el otro sus salidas en común, de esta manera encenderán de manera simultánea y con la misma intensidad (fig. 9b). 4 Fig. 9b F Cuando queremos accionar desde dos sitios distintos un mismo receptor, lo que hacemos es conectar en paralelo los elementos de mando y desde cualquiera de ellos puedo encender y apagar, pero a diferencia del uso del conmutador no puedo controlarlo (fig. 9a). Verde 2 H1 1 H1 Verde 2 F L2 1 Verde H2 2 F L2 3 4 3 4 Fig. 10 En la instalación del alumbrado de las escaleras de los portales, suele realizarse un circuito donde se le conectan tantos los interruptores, como las bombillas en paralelo, así se consigue que se encienda la escalera desde cualquier piso y con la ayuda de un relé temporizador se consigue apagar de manera automática el alumbrado del portal (fig. 10). Cuadro eléctrico de viviendas Las instalaciones eléctricas de viviendas deben estar distribuidas según la exigencia del reglamento electrotécnico de baja tensión que exige que sea de la siguiente manera (fig. 11). Fig. 11 Cuadro de mando y protección para vivienda básico (5.750 Kw). 1.- Iluminación. 2.- Tomas de corriente. 3.- Cocina y horno. 4.1- Lavadora. 4.2- Lavavajillas. 4.3- Termo. 5.- Tomas de baño y cocina. 3 2 5 4.1 4.2 4.3 Verde 2 1 Temporizador a la conexión – desconexión (fig.12) Los contactos temporizados cambian de estado después de un tiempo de haberse alimentado la bobina y vuelven al estado de reposo después de un tiempo de dejar de alimentar la bobina. Fig. 12 Simbología de temporizador. A1 17 25 13 A1 KT 17 25 11 KT 17 25 13 A2 18 26 14 KT A2 Conexión A1 18 26 Desconexión 12 Conexión-desconexión Instalaciones en la industria El ámbito de la industria es sin duda el de mayor evolución y complejidad, en estas instalaciones se deben establecer las condiciones técnicas y las garantías necesarias para garantizar la seguridad de las personas y los bienes, además de un funcionamiento rápido, eficaz y con el menor número de averías posibles. En las instalaciones industriales las máquinas suelen tener el circuito de mando alimentado con tensión de seguridad no superior de 50 v, mientras que el circuito de potencia estará conectado a la tensión necesaria para los motores, 230 v, 400 v, 700 v, etc. Sin duda los elementos básicos de estos circuitos son los relés, temporizadores y contactores. Esquemas Básicos A continuación, se representan esquemas básicos, que utilizan los diferentes elementos de mando que se encuentran presentes en las instalaciones industriales. Fig. 13 Relés F 0V 1 - Marcha de un relé, con señalizaciones (fig.13) 2 3 El esquema consta de un pulsador “S”, el cual al ser accionado hace llegar la fase “Ov” a la bobina de “KA” y puesto que la otra fase “24v” le llega de manera directa por el cableado, la bobina se excita, cambiando entonces todos los contactos auxiliares de estado. Completando el circuito de mando tenemos un contacto abierto alimentando una bombilla de color verde que señaliza la puesta en marcha y otro contacto de tipo cerrado que alimenta una bombilla de color roja, que señaliza la parada de la máquina. S la máquina, resulta necesario 21 KA 4 A1 14 22 1 1 H1 KA Verde H2 2 A2 F 4 seguir F 0V 1 Fig. 14 2 - Marcha, paro prioritario y señal permanente de un relé (fig.14) 1 S1 2 El esquema consta de dos pulsadores “S1” de paro y “S2” de marcha, cuando accionemos el pulsador de marcha se excitará la bobina del relé y hará cambiar de estado el contacto auxiliar, por lo que la bobina se autoalimentará a través del contacto auxiliar de si mismo, manteniendo por tanto la orden de marcha después de soltar el pulsador “S1”. 3 S2 A1 KA A2 F 24V 3 4 13 KA 4 Para parar el relé será necesario accionar el pulsador de paro, de esta manera interrumpiremos el paso de la corriente de la fase “Ov” hacia la bobina y por lo tanto el contacto auxiliar volverá a su estado de reposo dejando de autoalimentar la bobina y parando el relé. 306 Rojo 2 24V 3 Para mantener en marcha accionando el pulsador. 13 KA 14 Para determinar cuál de las dos órdenes predomina o es prioritaria, tendremos que accionarlas simultáneamente y en este caso al accionar “S1” y “S2” a la vez la corriente de la fase “Ov” hacia la bobina no llega, predominando por lo tanto la orden de paro. Este sistema, es el que se establece en las normas como obligatorio, para el paro de emergencia de las máquinas. F - Marcha prioritaria, paro y señal permanente de un relé (fig.15) 0V 1 El esquema consta de dos pulsadores “S1” de paro y “S2” de marcha, cuando accionemos el pulsador de marcha se excitará la bobina del relé y hará cambiar de estado el contacto auxiliar, por lo que la bobina se autoalimentará a través del contacto auxiliar de si mismo, manteniendo por tanto la orden de marcha después de soltar el pulsador “S1”. 2 1 S1 4 13 Para parar el relé será necesario accionar el pulsador de paro, de esta manera interrumpiremos el paso de la corriente de la fase “Ov” hacia la bobina y por lo tanto el contacto auxiliar volverá a su estado de reposo dejando de autoalimentar la bobina y parando por lo tanto el relé. KA Fig. 15 Para determinar cuál de las dos órdenes predomina o es prioritaria, tendremos que accionarlas simultáneamente y en este caso al accionar “S1” y “S2” a la vez la corriente de la fase “Ov” hacia la bobina le llega a través de “S2”, predominando por lo tanto la orden de marcha. 14 A1 KA A2 F 24V Este sistema está fuera de norma y por lo tanto nunca podrá ser utilizado como paro de emergencia. F 3 4 0V - Relés incompatibles, pasando por paro (fig.16) 1 2 3 S2 Fig. 16 2 1 S1 El esquema consta de tres pulsadores “S1” de paro y dos de marcha, uno para cada relé “S2” y “S3”, si accionamos el pulsador “S2” el relé “KA1” se activará y autoalimentará, si ahora pretendemos activar a la vez el otro relé “KA2” pulsando “S3”, la corriente de la fase “Ov” no pasara hacia la bobina, al estar el contacto auxiliar de “KA1” abierto, por lo tanto resultan incompatibles. 2 3 S2 4 Lo mismo ocurrirá si accionamos primero el pulsador “S3” para activar el relé “KA2” y después pretendemos activar a la vez el otro relé “KA1”. De esta manera se consigue que los dos relés sean incompatibles y por lo tanto si uno esta activado, la única manera de poder activar el otro es parando el primero, y después podemos accionar el segundo, este sistema como se aprecia funciona, indistintamente en el orden en que activemos y desactivemos. S3 13 KA2 4 14 21 14 21 KA2 KA1 22 22 A1 A1 KA2 KA1 A2 A2 F 24V - Relés incompatibles, sin pasando por paro (fig.17) El esquema consta de tres pulsadores “S1” de paro y dos de marcha, uno para cada relé “S2” y “S3”, si accionamos el pulsador “S2” el relé “KA1” se activará y autoalimentará, si ahora pretendemos activar a la vez el otro relé “KA2” pulsando “S3”, la corriente de la fase “Ov” llega a la bobina de “KA2” accionándolo y a la vez su contacto auxiliar cerrado se abre, por lo que se interrumpe la alimentación del relé “KA1” y lo para, en este caso al activar un relé desactiva el otro. 3 13 KA1 3 4 1 2 0V Fig. 17 1 S1 2 13 13 KA1 KA2 14 14 Lo mismo ocurrirá si accionamos primero el pulsador “S3” para activar el relé “KA2” y luego pretendemos activar a la vez el otro relé “KA1”, este se activará y se detendrá el “KA2”. 3 3 S3 S2 4 21 4 KA2 22 De esta manera se consigue que los dos relés sean incompatibles, pero al contrario que en el circuito anterior no es necesario parar primero uno, para después poder accionar el segundo, el orden tampoco importa en este caso. A1 A2 F 24V 3 307 4 22 A1 KA2 KA1 21 KA1 A2 Fig. 18 Temporizadores F 0V - Señalización temporizada de marcha (fig.18) 1 2 1 El esquema consta de dos pulsadores “S1” de paro y “S2” de marcha, cuando accionemos el pulsador de marcha se excitará la bobina del relé “KA” y del temporizador “KT” haciendo cambiar de estado sus contactos auxiliares, a través del auxiliar del relé, se autoalimenta y al mismo tiempo empieza a contar el temporizador que al pasar el tiempo programado, cambia su contacto auxiliar temporizado, alimentando por tanto la señalización de marcha. S1 17 2 KT 18 3 13 S2 KA 14 4 Por un lado tenemos la orden de comenzar a contar el tiempo y por otro la alimentación temporizada de la señalización, en nuestro caso lo primero lo hemos resuelto usando un relé y lo segundo con el temporizador, aunque puede realizarse utilizando un réle temporizador con contactos auxiliares, no temporizados. A1 A1 1 H1 KT KA A2 Verde 2 A2 F 24V Contactores 3 4 - Arranque y paro de un motor (fig.19) Fig. 19 El esquema consta de dos circuitos bien diferenciados, por un lado el de mando donde tenemos el paro “S1” la marcha “S2” y la autoalimentación de la bobina del contactor y por otro lado el de fuerza, que esta formado por los dos contactos principales del contactor para llevar la corriente principal al motor. F1 F2 0V L1 1 2 1 1 F2 2 3 4 L2 S1 2 1 3 2 4 1 3 2 4 KM Ambos circuitos son independientes, el de mando está alimentado por una corriente de seguridad y el de fuerza con la tensión requerida por el motor, cada uno de ellos debe tener la protección adecuada. 3 S2 13 KM 4 14 F3 Este circuito eléctrico es muy habitual en el funcionamiento de todo tipo de máquinas monofásicas. A1 KM A2 Captadores de señal F1 U V M 2 24V Sensores o detectores 3 4 Un sensor o captador de señal es un dispositivo capaz de convertir el valor de una magnitud física en una señal eléctrica, en forma analógica o digital. Los sensores según la magnitud física se pueden clasificar en: 1.- Sensores de presencia. - Detector de posición mecánico. - Detector de proximidad magnético. - Detector de proximidad fotoeléctrico o de fibra óptica. - Detector de nivel. 2.- Sensores de movimiento. - Detector de giro. - Detector de paso de fluido. - Detector de viento. 3.- Sensores de peso. - Detector de carga. 4.- Sensores de magnitudes. - Termostatos. - Presostatos. - Reloj horario. 308 Mando Eléctrico En este apartado vamos a desarrollar una serie de montajes básicos de mando eléctrico, primero de ámbito doméstico y después de tipo industrial, de esta manera intentaremos comprender la lógica cableada. Representación esquemática El objetivo de los esquemas eléctricos es establecer de forma gráfica, el trabajo que se va a realizar para poner en marcha la instalación y por supuesto constituyen una herramienta básica para la detección de averías, se representan utilizando los símbolos y por lo tanto resulta imprescindible conocerlos para poder realizarlos o interpretarlos. Existen varios tipos de esquemas, tal como se indica a continuación (fig.20): - Esquema de mando o maniobra, donde se representan los circuitos y aparatos con los que se acciona a los aparatos del circuito de potencia. - Esquema de fuerza o potencia, donde se representan los aparatos y conductores por los que circula la corriente que alimenta a los receptores. - Esquema general de conexiones, donde se reúnen en un mismo esquema, los esquemas de potencia y mando, este tipo puede ser válido cuando se trata de sencillas instalaciones, pero no resulta práctico cuando la instalación es compleja. Los esquemas están representados sobre planos y estos recogidos en dossiers que deben ser siempre simples, claros y precisos, deben estar siempre en buen estado, recogiendo el estado actual de las instalaciones eléctricas. Fig. 20 Ejemplo de los tipos de esquemas que vamos a poder representar. GENERAL PE L1 FUERZA MANDO L3 L2 1 3 5 2 1 4 3 6 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 U V W F1 Q1 L2 1 F1 L3 L2 L1 3 PE F1 2 1 4 3 F1-1 ARMARIO 5 6 5 KM1 F2 Q1 2 4 6 S1 1 3 5 2 4 6 F2 KM1 S2 1 3 5 2 4 6 V W PE 1 2 3 KM1 F2 KM1 U 3 2 F1 M1 3 ~ M1 3 ~ L3 S2 Marcha S1 Paro 1 MOTOR PULSADORES 309 En el ejemplo representado el esquema de mando, está constituido por la parte de circuito por donde se alimenta al contactor y los elementos con los que se pilotan o se dan las órdenes, como son el pulsador de paro, el pulsador de marcha o el contacto auxiliar normalmente cerrado del relé térmico. El esquema de fuerza, está constituido por la parte del circuito por donde circula la corriente que alimenta al receptor, en este caso un motor, los elementos que lo componen son el interruptor tripolar y los contactos principales del contactor tripolar. En ambos circuitos se representa igualmente la protección eléctrica necesaria en cada caso, en el esquema del ejemplo, el fusible y el relé térmico. Como se puede apreciar resulta mucho más claro representar por separado el circuito de mando y el de fuerza, que hacerlo de manera conjunta en el esquema general. Un relé por cada grupo existente en la secuencia. ( Cascada ) Este método es el más recomendado para la automatización eléctrica cableada, garantiza el funcionamiento correcto de cualquier secuencia aunque exista duplicidad de órdenes, para ello se utiliza un relé para cada grupo de la secuencia, el sistema está basado en que mientras esté activo un grupo nunca lo estarán los demás, de esta manera no puede haber duplicidad de órdenes, puesto que dentro de un grupo no puede haber dos órdenes contrarias. Cada relé tiene: - El contacto cerrado para el paro del grupo, generalmente un contacto del grupo siguiente. - El contacto abierto para la orden de activación del grupo, condicionada con un contacto del grupo anterior, es decir en serie, para garantizar el orden consecutivo. - Un contacto auxiliar del mismo relé para la señal permanente del mismo. Los esquemas del ejemplo en cascada, para semiautomático y automático son así (figs. 21y 22): Fig. 21 Secuencia semiautomática. A0 A1 B0 C0 B1 C1 L1 L2 KM Y1 Y2 KM Y3 L1 S0 KA1 KA2 KA3 KA2 KA2 KT C0 KA1 KA2 KA1 A1 KM A0 B1 KA2 KA1 KA1 KA2 C0 B0 S1 KA1 KA3 C1 KA2 KA3 L2 310 Y1 Y2 Y3 KM Fig. 22 Secuencia automática y paro de emergencia. A0 A1 B0 C0 B1 C1 L1 L2 K KM Y1 Y2 Y3 L1 S0 KA1 KA2 KA3 C0 KA1 KA2 KA2 B0 KA0 S1 KA1 KA0 C0 KA0 KA2 KA2 KM A1 KA2 A0 KA1 B1 KA3 C1 KT KA1 KA1 KA2 Y1 KA3 Y2 Y3 KM L2 Un relé para cada paso o fase de la secuencia. ( Paso a paso ) Este método es otra alternativa para cuando exista duplicidad de órdenes, para ello se utiliza un relé para cada fase de la secuencia, el sistema está basado en que mientras esté activa una fase nunca lo estarán las demás, de esta manera no puede haber nunca duplicidad de órdenes. Cada relé tiene: - El contacto cerrado para el paro de la fase, generalmente un contacto de la fase siguiente. - El contacto abierto para la orden de activación de la fase, condicionada con un contacto de la fase anterior, es decir en serie, para garantizar el orden consecutivo. - Un contacto auxiliar del mismo relé para la señal permanente del mismo. Este método resulta más costoso que el de cascada, puesto que son necesarios más relés. El esquema del ejemplo paso a paso, para semiautomático es así (figs, 23a, 23b y 23c): Fig. 23a Esquema de fuerza. A0 A1 B0 C0 B1 C1 L1 KM Y1 Y3 Y2 311 L2 KM Fig. 23b Esquema de mando (Relés de fases). L1 S0 KA2 KA3 S1 KA5 KA4 KA3 KA2 KA1 KA1 KA6 KA2 KA5 KA4 KA4 KA3 KA7 KA5 KA8 C0 KA6 KA7 KA6 KA7 KA8 KM C0 A1 B1 KA1 KA2 KT KA3 KT B0 KA4 KA5 A0 KA6 C1 KA7 KA8 L2 Fig. 23c Esquema de mando (Alimentación de bobinas). L1 KA1 Y1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA2 Y2 L2 312 KA3 KA4 KA7 Y3 KA3 KM Circuitos neumáticos Mando Neumático En este apartado vamos a desarrollar una serie de montajes básicos de mando neumático. Se entiende por órganos de mando o simplemente mando al conjunto de elementos cuya función es gobernar un sistema controlando los órganos que realizan el trabajo. La presión necesaria para el mando es mínima, al contrario de la necesaria para los órganos de trabajo, que debe ser elevada, por la fuerza necesaria de actuación. Atendiendo a la acción de mando, éste se divide en, mando directo y mando indirecto. Mando directo, es cuando la acción del operador incide directamente en los actuadores que gobiernan los órganos de trabajo. Mando indirecto, es cuando la acción del operador se aplica sobre válvulas de mando que gobiernan o pilotan a su vez, a los actuadores principales. Según su grado de autonomía el mando puede ser: - Manual - Semiautomático - Automático Manual, es si el ciclo de trabajo se interrumpe cuando el operador cesa su acción de mando. Semiautomático, es cuando el ciclo de trabajo se efectúa sin ninguna interrupción, aunque su repetición depende de una acción de mando del operador. Mando automático, es cuando se permite la repetición indefinida del ciclo de trabajo. 1. Mando directo de un cilindro de simple efecto (fig. 24) Al accionar el pulsador, el aire a presión penetra desde la entrada (P) hacia el cilindro, a través de la salida (A), lo que ocasiona el avance o salida del vástago. Al soltar el pulsador, el aire escapa al exterior por el escape (R), mientras el vástago efectúa el retroceso o entrada del vástago a la posición inicial. A Fig. 24 P Para evitar que el operador tenga que apretar todo el tiempo el pulsador puede emplearse una válvula con enclavamiento. R 2. Mando directo de un cilindro de doble efecto (fig. 25) Para el mando de cilindros de doble efecto se pueden utilizar válvulas 4/2 y 5/2. Al accionar el pulsador el aire a presión llega a la cámara posterior del cilindro a través del orificio (2) mientras que por el orificio (4) escapa el aire de la cámara anterior expulsado por el avance del vástago. Al soltar el pulsador se produce el retroceso del vástago porque el aire a presión llega ahora por (4) a la parte anterior del cilindro, mientras que la cámara posterior se comunica con el escape. 2 4 Fig. 25 3 1 El montaje con válvula 5/2, es igual con la única diferencia de que las cámaras del cilindro evacuan por escapes distintos. 3. Mando indirecto de un cilindro de simple efecto (fig. 26) Cuando por problemas, la válvula de mando no puede colocarse cerca del órgano de trabajo y en un lugar accesible al operario debe realizarse el mando a distancia, o por seguridad cuando se quiere para el mando una presión inferior que para la fuerza. Al accionar el pulsador, se pilota la válvula accionada por presión y el vástago del cilindro se mueve hacia adelante. Al soltar el pulsador desaparece la señal de pilotaje, el muelle hace retroceder la válvula y por lo tanto, el vástago del cilindro retrocede. 313 A p A p R R Fig. 26 Fig. 27 4. Mando indirecto de un cilindro de doble efecto (fig. 27) El mando del cilindro de doble efecto, se efectúa como en el caso precedente, pero con el empleo lógico de una válvula 4/2 ó 5/2. Cuando queramos realizar el mismo esquema, para cilindros de simple o de doble efecto, el mando se ha de realizar de manera indirecta, diferenciando así el mando de la fuerza y entonces los montajes serán siempre iguales para el mando y únicamente se diferenciará en la fuerza según el tipo de cilindro a alimentar, si es de simple efecto con una válvula 3/2 y si el cilindro es de doble efecto indistintamente con válvulas 4/2 ó 5/2, pilotadas neumáticamente. 2 12 1 2 1 4 3 3 5. Mando desde dos puntos distintos (figs. 28a y 28b) Para solucionar el problema hay que recurrir a una válvula selectora de circuito o a la función lógica “O”, porque si no se emplean, al apretar el pulsador de una de las dos válvulas, el aire se dirige al escape de la otra válvula, en lugar de penetrar en el cilindro. Al accionar cualquier pulsador, se mandará el aire a presión por una de las entradas de la válvula selectora y el cilindro avanzará. En el caso de no accionar cualquiera de los dos pulsadores el aire se marcha por el escape de cualquiera de las válvulas y el vástago del cilindro retrocede. Fig. 28a Sin selector de circuito. A Fig. 28b Con selector de circuito. A A R P P R P A P R R 6. Mando condicional Para solucionar el problema hay que recurrir a una válvula de simultaneidad o a la función lógica “Y”, respondiendo solo a la acción simultánea de dos pulsadores y cesando la acción sobre cualquiera de los pulsadores, el vástago retrocede a su posición inicial. Esta forma de mando puede obtenerse de dos maneras: Montaje con válvula de simultaneidad (figs. 29 y 31). (Igual sería con función lógica “Y”) Montaje en serie (figs.30 y 32). (El aire no llega a la segunda válvula si no se acciona la primera). Fig. 29 Con válvula de simultaneidad con cilindro de simple efecto. Fig. 30 Con montaje en serie con cilindro de simple efecto. 2 2 2 1 3 2 1 3 1 3 1 314 3 Fig. 31 Con válvula de simultaneidad con cilindro de doble efecto. 2 12 Fig. 32 Con montaje en serie con cilindro de doble efecto. 4 3 12 5 2 2 1 4 3 1 2 2 1 3 2 1 3 1 3 1 3 7. Control de la velocidad La regulación de la velocidad de los actuadores se logra con los reguladores de caudal de aire. La válvula en cuestión se monta cuidando que la posición del antirretorno sea la correcta, según se desee regular el avance o el retroceso (figs. 33 y 34). En los cilindros de doble efecto el regulador se colocará de tal manera que siempre se regule el aire a la salida del cilindro, evitando así en lo posible los tirones en el avance (figs. 35 y 36). Fig. 33 Regulación del avance. A P Fig. 34 Regulación del retroceso. A R Fig. 35 Regulación del retroceso. P R Fig. 36 Regulación del avance. 2 4 2 4 1 3 3 5 1 También se puede regular la velocidad de los actuadores de doble efecto con reguladores bidireccionales colocados en los escapes, aunque esta solución resulta de difícil puesta a punto y mantenimiento (fig. 37). Igualmente puede interesar que el actuador, avance o retroceda lo más rápidamente posible, para ello se recurre a montar el escape rápido en la salida del aire adecuada (fig. 38). Fig. 38 Avance rápido. Fig. 37 Regulación de ambos movimientos. A B R S A B P R P 8. Automátización Para realizar movimientos automáticos, se deben utilizar para la fuerza, siempre válvulas accionadas neumáticamente por ambos lados, es decir válvulas biestables. Como ya enunciamos la automatización puede ser: - Semiautomática. Automática. - Semiautomática, cuando el ciclo de trabajo se efectúa sin interrupción y la repetición depende de una acción de mando del operador. Si la automatización se realiza dependiente de la posición del cilindro, debemos accionar el pulsador para pilotar la válvula biestable y ésta hace avanzar el cilindro, al final de su recorrido oprime el rodillo de la válvula final de carrera, la cual manda una nueva señal a la válvula biestable para que invierta su posición, con lo que el cilindro retrocede (fig. 39). Si la automatización se realiza dependiente del tiempo, accionaremos igualmente el pulsador para pilotar la válvula biestable y hacer avanzar el cilindro, a la vez que empieza el recorrido se alimenta el temporizador, que después del tiempo establecido dará la nueva señal a la válvula biestable para que invierta su posición, con lo que el cilindro retrocede (fig. 40). Fig. 39 Depende de la posición. Fig. 40 Depende del tiempo. A A a1 2 12 2 12 1 1 2 3 2 3 10 2 2 1 1 14 14 3 a1 1 3 3 1 316 3 - Automática, cuando se permite la repetición indefinida del ciclo de trabajo. En este caso el ciclo de trabajo del cilindro se reproduce indefinidamente una vez iniciado, hasta que aparezca la orden de detención (fig. 41). Si la automatización se realiza dependiente de la posición del cilindro (fig. 41), debemos accionar la palanca con enclavamiento, al dar aire al sistema y estar accionado el final de carrera (a0), el cilindro inicia la carrera de avance, cuando el cilindro llega a su posición más avanzada, acciona el final de carrera (a1), este dará la orden por el otro pilotaje a la válvula biestable y el cilindro retrocede hasta (a0), iniciando de nuevo inmediatamente el ciclo. Para detener el proceso es preciso desenclavar la palanca con objeto de que el sistema quede sin aire, el montaje así dispuesto permite controlar el punto de paro del cilindro, para que esto ocurra la válvula manual se monta en serie con el final de carrera (a0) para que cuando se cierre aquélla, quede sin alimentación este último y así se garantiza el paro del cilindro en la posición de reposo. A Fig. 41 a0 A X P A a0 P a1 Y R A a1 R P R A P R Si la automatización se realiza dependiente del tiempo (fig. 42), accionaremos igualmente la palanca para pilotar la válvula biestable y hacer avanzar el cilindro, a la vez que empieza el recorrido se alimenta el temporizador de retroceso, que después del tiempo establecido dará la nueva señal a la válvula biestable para que invierta su posición, a la vez que empieza el recorrido se alimenta el temporizador de avance, con lo que el cilindro retrocede. Para detener el proceso es preciso desenclavar la palanca con objeto de que el sistema quede sin aire, el montaje así dispuesto no permite controlar el punto de paro del cilindro, puesto que lo hace en función del tiempo. El avance y el retroceso del cilindro se realiza en función del tiempo que se programe en cada uno de los temporizadores y por lo tanto dependerá de ese tiempo, el mayor o menor desplazamiento del cilindro. Fig. 42 A 12 2 4 1 3 10 14 10 2 1 2 3 1 2 1 3 3 Hidráulica Válvulas Los elementos que sirven para gobernar los sistemas hidráulicos se denominan válvulas. Mediante las válvulas hidráulicas se regula la presión, se bloquea el paso del fluido y se gobiernan los elementos de trabajo. Todas las válvulas hidráulicas son exactamente iguales que las neumáticas, con la diferencia de que lo que circula por su interior es aceite en vez de aire y de que el aceite que no se aprovecha no puede salir al exterior sino que debe retornar a tanque. Válvulas de distribución Como recordatorio citaremos lo siguiente con respecto a las válvulas distribuidoras: - Los órganos internos de las válvulas pueden adoptar varias posiciones, llamadas posiciones de mando, así pues pueden ser dos, tres, o más posiciones. - Las conducciones internas se indican por medio de flechas en los recuadros o tapones, cada vía de la válvula se designa por una letra mayúscula o por un número. A, B, C... son vías de trabajo o también 2, 4... P es el conducto de presión equivale al 1. R, S, T, son vías de escape o también 3, 5... Neumática Hidráulica Válvulas de caudal Las válvulas de caudal o de estrangulación, son elementos de gobierno hidráulico que se utilizan para modificar, de una forma sencilla, la velocidad de los elementos de trabajo. Esta modificación de la velocidad, se consigue a costa de variar el caudal del fluido, para ello se estrangula el orificio de paso en razón directa a la velocidad deseada, el funcionamiento y la simbología son exactamente igual que para neumática. Válvulas reguladoras de presión Las válvulas de regulación de la presión son elementos de gobierno hidráulicos que acondicionan la presión de la instalación a una presión constante de trabajo, lógicamente el acondicionamiento o regulación es posible cuando la presión de trabajo es menor que la de la instalación. Los tipos, su funcionamiento y la simbología son exactamente igual que para neumática. Elementos hidráulicos de trabajo Los elementos de trabajo sirven para convertir la energía de presión en un movimiento directamente aprovechable para la realización de un trabajo. Se pueden clasificar en los siguientes grupos y subgrupos: Cilindros: - Cilindros de simple efecto - Cilindros de doble efecto Motores: - Motores de engranajes - Motores de paletas - Motores de pistones 318 Los cilindros hidráulicos transforman la energía de presión en un movimiento rectilíneo, los tipos, el funcionamiento y la simbología se explicó en neumática. Los motores hidráulicos entregan un par motor en el eje de giro del mismo, son elementos que trabajan contrariamente a las bombas, con las que guardan una gran semejanza constructiva, tanto los tipos, como su funcionamiento y la simbología son igual que para neumática. Las válvulas especiales como, válvula antirretorno, válvula selectora de circuito, válvula de simultaneidad o temporizador, también coinciden con el funcionamiento y la simbología, neumática, pero normalmente los circuitos de mando hidráulico se realizan en bloques constructivos cerrados, por lo cual estos elementos de manera aislada tienen poca o ninguna aplicación. Fig. 43 Mando Hidráulico En este apartado vamos a desarrollar una serie de montajes básicos de mando hidráulico. 0 1. Mando directo de un cilindro de simple efecto (fig. 43) El grupo de accionamiento proporciona el caudal de líquido necesario, hay montada una válvula limitadora de presión, a fin de que la presión en el sistema hidráulico no sobrepase el valor admisible, la presión puede leerse en el manómetro. Central A Oleohidráulica 0 P R Para mandar el cilindro de simple efecto hay intercalada una válvula distribuidora 3/2 (NC) y al accionar ésta, se abre el paso de la presión (P), hacia la vía (A) y el cilindro se desplaza a su posición final. Al soltar el pulsador, el aceite retorna a tanque por (R), mientras el vástago efectúa el retroceso o entrada del vástago a la posición inicial. Estamos ante lo que se considera un mando directo, porque la acción del operador incide directamente en el actuador que gobiernan los órganos de trabajo. 2. Mando de un cilindro de doble efecto por válvula 4/3 (fig. 44) Para pilotar el cilindro de doble efecto se necesita una válvula distribuidora 4/3 con posición intermedia con circunvalación del aceite para que no dispare la válvula de seguridad. Estando dicha válvula en la posición de reposo en circunvalación, el caudal de líquido puede pasar sin obstáculos al depósito, las salidas (A) y (B) están cerradas. Al conmutar la posición de avance, se abre el paso de (P) hacia la salida (A) y la salida (B) al retorno a tanque y el cilindro sale. Fig. 44 0 0 A B Al conmutar la posición de retorno, se abre el paso de (P) hacia la salida (B) y la salida (A) al retorno a tanque y el cilindro entra. Si durante el movimiento de avance o de retroceso, se conmuta la válvula en la posición media de circunvalación, el cilindro se detiene. Este tipo de montaje es muy utilizado en los sistemas manuales hidráulicos, por ejemplo, en grúas, elevadores, plataformas de elevación, palas excavadoras, etc… 319 P R Fig. 45 3. Regulación de la velocidad de los actuadores 0 0 En hidráulica se regula la velocidad a la entrada del aceite. En el circuito previsto en primer lugar (fig. 45), al accionar la válvula 5/2, el caudal de aceite enviado pasa por la válvula reguladora de caudal al cilindro de trabajo y actúa sobre la superficie del émbolo, al mismo tiempo el líquido de retorno del lado del vástago sale sin presión, según el peso de la carga el émbolo se mueve con sacudidas más o menos fuertes. A Este deslizamiento con sacudidas, se produce por el rozamiento variable producido por el deslizamiento y la adherencia, el émbolo no sólo es empujado por el líquido a presión, sino también extraído por el peso de la carga a mover. B R S P Fig. 46 Para evitar este problema se introducen variaciones en el circuito proyectado, que queda según lo previsto en el segundo circuito (fig. 46). Después de accionar la válvula distribuidora 5/2, el caudal de líquido pasa al cilindro y actúa sobre el émbolo pero con la presión (P2) que puede subir hasta alcanzar la presión máxima ajustada en la válvula de seguridad. 0 0 P2 P1 Por la válvula limitadora de presión se produce en la cámara del vástago del cilindro, una contrapresión de modo que el émbolo no está sometido a esfuerzo hidráulico y con ello se evita que se deslice a sacudidas, el movimiento de avance es pues uniforme. A B Se utiliza en máquinas que requieren avance uniforme. 4. Regulación de la presión en los actuadores (fig. 47) R S P En hidráulica se regula la presión de trabajo de los actuadores siempre a la salida del aceite. Al accionar la válvula distribuidora 4/2, se inunda la cámara del émbolo del cilindro y el antirretorno obstruye el paso, por lo cual sólo es posible el flujo a través del regulador de presión que asegura una presión constante en la cámara del émbolo, indicada en (P1), produciéndose el avance a presión constante. Fig. 47 0 0 P2 P1 Cuando se suelta la válvula 4/2, se llena la cámara del vástago, pasando por el antirretorno y el aceite de la cámara del émbolo escapa al tanque. Con este circuito se consigue una presión constante de trabajo. A B 5. Circuito de avance rápido (fig. 48) La presión de servicio en el circuito se ajusta con la válvula limitadora de presión (5) y se verifica con el manómetro (8). P S La válvula distribuidora (6) en reposo deja pasar el líquido hacia la cámara anterior del cilindro de doble efecto (9) por el antirretorno (7), como consecuencia de ello el cilindro retrocede y el aceite de la cámara posterior retorna al depósito a través de la válvula 4/2 (6), al accionar la válvula el aceite a presión fluye al lado del émbolo y el cilindro sale, el aceite del lado del vástago fluye entonces, sin ser estrangulado por la válvula distribuidoras 2/2 (3) conectada con la 4/2 hacia el depósito (avance rápido), cuando el riel de mando (10) colocado en la cabeza del cilindro, acciona el rodillo (11) de la válvula 2/2 (3), esta cierra el paso y el aceite es ahora evacuado hacia el depósito, pasando por la válvula reguladora de caudal (4), por lo cual la velocidad del émbolo se reduce (avance lento). Al volver la válvula distribuidora 4/2 (6) de nuevo a su posición de reposo, el cilindro entrará. 320 Este circuito se utiliza en máquinas, cuando además del avance ajustable se necesitan también movimientos rápidos de aproximación. Fig. 48 9 11 10 3 Pe2 4 7 (B) A B 6 P 8 M Pe1 5 Fig. 49 Electrohidráulica L1 En la mayoría de los casos se da una estrecha colaboración entre la hidráulica y los sistemas eléctricos, puesto que estos últimos presentan ventajas indudables para el mando como, la rapidez, la facilidad de envío de señales, el poder almacenar y reproducir programas de trabajo automatizado y todo ello en un espacio muy reducido, permitiendo el racionalizar muchos sistemas que eran complicados, caros o excesivamente voluminosos. S Y L2 Finalmente exponemos un esquema que utiliza neumática, hidráulica y electricidad. 321 Y 322