Circuitos Basicos ing, Apuntes de Teoría de Circuitos

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A migo lector: La obra que us ted. tiene en sus manos posee un gran valor, En ella, su autor, ha uert ido conocimientos, experienciaY mucho trabajo, El editor ha procurado una pres entacián. digna de su contenido y está poniendo todo su empeño y recursos para que sea ampliamente difundida, a través de 81/ red de comercia- liz aci/m: Usted pu ede obtenerfotocopias de las páginas del libro para su uso personal. Pero desconfíe y reh úse cualquier eje mp lar "pirata" o fotocopia ilegal del mismo porque, de lo contrar io, contribuiría al lucro de quienes, consciente o inconscientemen- te, se aprovechan ilegítimamente del esfuerzo del autor y del editar. La reproqrafia indiscriminada y la pirate ria editor ia l, no solamente son prácticas ilegales, sino que atentan contra la creatividad y con tra la difusión de la cultura,

PROMUEVA LA CREA1TVIDAD RESPETE EL DERECHO DE AUTOR

JOSÉ MANUEL GEA

VICENT LLADONOSA

CIRCUITOS ~

BASICOS DE

CICLOS ~

NEUMATICOS y ~

ELECTRONEUMATICOS

A todo el personal de la firma

Consulting Integral en Formación (CIEF)

por el excelente trabajo humano y

técnico que desarrollan en la formación

2.10.2 Marcados........................... ........ ............... ............................... 36 2.11 Marcas de identificación en el equipo eléctrico de las máquinas 36

3 ANULACiÓN DE SEÑALES PERMANENTES. 3.1 Generalidades. 3.2 Sistemas de anulación de señales .. 3.2.1 Anulación del efecto de la señal. 3.2.1.1 Válvula diferencial con accionamiento neumático. 3.2.1.2 Reductor de presión. 3.2.2 Eliminación de la señal. 3.2.2.1 Con válvula de accionamiento mecánico unidireccional. 3.2.2 .2 Con temporizador de impulso. 3.2.2.3 Con válvula biestable.

4 REALIZACiÓN DEL ESQUEMA. 4.1 Generalidades. 4.2 Circuito neumático. 4.3 Ejemplos de circuitos neumáticos .. 4.4 Circuito electroneumático. 4.5 Ejemplos de circuitos electroneumáticos.

5 SISTEMA CASCADA.

5.1 Generalidades. 5 .2 Reglas generales para circuitos neumáticos .. 5.2.1 Relación e identificación de los elementos de trabajo. 5 .2.2 Identificación de los movimientos de los elementos de trabajo. 5.2.3 Relación fase-secuencia. 5.2.4 Formación de grupos. 5.2.5 Válvulas de grupo. 5.2.5 .1 Representación ;. 5.2.5.2 Cantidad. 5 .2 .6 Correspondencia entre los grupos y los captadores de información .. 5.2.7 Cambio de grupo. 5.2.8 Función de los captadores de información dentro del grupo .. 5.2.9 Función de la puesta en marcha y paro del ciclo .. 5.2.10 Representación y conexionado de los componentes. 5.2.11 Consideraciones especiales del sistema cascada .. 5.2.11 .1 Circuito con tres cilindros (primera variante). 5.2.11.2 Circuito con tres cilindros (segunda variante) .. 5.2.11.3 Circuito con movimiento repetido de un mismo cilindro. 5.3 Reglas generales para circuitos electroneumáticos ..

37 37 37 37 37 40 40 40 41 43

Circuitos básicos de ciclos neumáticos.... ...... ..... ....... ...................... ...................... .. 85

Relación de circuitos...... .. .... ............ ...... ................................. ............. ..... ... .... 87 Material necesario por circuito.... ........ ................................................ ... ..... ....... 88 Test de conocimientos 119 Soluciones a los cuestionarios 123 Soluciones al test de conocimientos 125 Circuitos propuestos 126

Circuitos básicos de ciclos electroneumáticos 127

Relación de circuitos 129 Material necesario por circuito 130 Test de conocimientos 161 Soluciones a los cuestionarios 165 Soluciones al test de conocimientos 167 Circuitos propuestos 168

Normas para consulta 161

PRESENTACIÓN

La finalidad primordial de esta colección es la de facilitar al profesorado de la Formación Profesional, de los Ciclos Formativos y de Cursillos Técnicos, una serie de circuitos o prácticas de taller con que poder desarrollar su labor, sin tener que dedicar parte de su tiempo a la creación de prácticas, y posterior com- probación, antes de adoptarlas como ejercicios definitivos. La idea es que cada alumno tenga su propio libro de Prácticas, para que desde el inicio tenga unos objetivos claros de lo que debe hacer en esta asignatura. Al mismo tiempo, la realización de las prácticas y de los cuestionarios le permite alcanzar los objetivos establecidos anteriormente, a la vez que todo ello le sirve como libro de consulta en su futuro profesional. Las prácticas que aparecen en esta obra se refieren a circuitos básicos de ciclos neumáticos y electroneumá- ticos. En primer lugar se exponen dos apartados relativos a como diseñar el diagrama de func ionamiento del ciclo y a cómo identificar los componentes del mismo. Siguen dos apartados relativos a la anulación de seí'\ales permanentes y a cómo realizar el esquema neumático o electroneumático. Un último apartado trata sobre la forma de realizar los esquemas según el sistema cascada. Al final de la obra se citan una serie de normas ISO, UNE o UNE EUROPA NORMA que el departamento de Electricidad y/o Neumática de los centros de formación profesional serfa recomendable dispusieran para la consulta de profesores y alumnos. Finalmente, se exponen los distintos circuitos que básicamente están estructurados de la siguiente forma:

1 0. OBJETIVO

Se indica lo que se pretende conseguir en cada uno de los circuitos que, a su vez, están desarrollados de una forma progresiva para que el alumno pueda ir asimilando los objetivos propuestos.

2°. DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS

Indica para cada elemento de trabajo la secuencia que debe seguir durante todo el ciclo.

3°. FUNCIONAMIENTO

Tomando como referencia el esquema del circuito de la página siguiente, se indica una explicación abreviada del funcionamiento del mismo para facilitar su seguimiento.

4°. RELACION DE COMPONENTES

Tomando como referencia las denominaciones normalizadas de los elementos empleados en el circuito, se indica su relación con su denominación. Con ello se pretende que el alumno vaya familiarizándose con la normativa vigente de ISO.

5°. CUESTIONARIO

Se formulan dos preguntas relativas al circuito efectuado con anterioridad, que deben responderse en la misma hoja del circuito, para que el alumno pueda observar su progresión dentro de la asignatura.

6°. ESQUEMA

Se indica el conexionado entre los elementos empleados en el circuito para obtener el objetivo inicial.

1 DISEÑO DEL DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO

1.1 Generalidades

El diagrama de funcionamiento de un circuito neumático o electroneumático se emplea para representar la secuencia de movimientos que tendrá cualquier elemento de trabajo del mismo (cilindro, motor, etc.) así como también la de los elementos de mando que intervienen en la secuencia (pulsadores, captadores de información, etc.).

En general cuando se trata de circuitos en los que interviene un solo elemento de trabajo, por ejemplo un cilindro, el diagrama de funcionamiento no es tan necesario a menos de que existan fases en que deba variar el tiempo de avance o retroceso del vástago y deseen reflejarse estas particularidades sobre el diagrama.

En donde sí se hace necesario el diagrama de funcionamiento es en aquellos circuitos en donde ya intervienen dos o más elementos de trabajo. Con él es posible conocer en cualquier instante del ciclo secuencial el estado de los distintos elementos de trabajo y de mando del circuito lo que facilita en gran manera su estudio, como por ejemplo la localización de la coincidencia de señales sobre los dos pilotajes de una misma válvula biestable.

1.1.1 Diagrama de movimientos

El diagrama de movimientos de un ciclo neumático o electroneumático puede estar formado por uno, o ambos, de los diagramas expuestos seguidamente:

• Diagrama espacio-fase
• Diagrama espacio-tiempo

1.1.1.1 Diagrama espacio-fase

También se le llama diagrama de proceso y en él se representan los movimientos o estados de los elementos de trabajo en función de las fases o pasos del ciclo o programa, por ejemplo vástago del cilindro saliendo o entrando y vástago del cilindro entrado o salido sin tener en cuenta el tiempo que tarda en efectuar estas operaciones.

Para su representación se tendrán en cuenta los siguientes puntos:

a) Cada elemento de trabajo tendrá representado su propio ciclo.

b) Los ciclos de los distintos elementos de trabajo serán representados uno a continuación de otro y de arriba hacia abajo.

c) Se dibujan dos líneas horizontales y paralelas para cada elemento de trabajo. La distancia entre ellas se considera como el " Espacio" entre vástago entrado y salido. Esta distancia no se representa a escala sino con una magnitud igual para todos los elementos de trabajo, independientemente de su carrera.

I

---

I

I (^) I

I t Espacío^ I

L (^) -- -- ~

Nota· La distancia entre las dos líneas paralelas puede considerarse que representa también el espacio o camino · recorrido por el vástago (carrera) o el estado del vástago.

d) Para cada cilindro siguiente se dibujan dos nuevas líneas paralelas debajo de las anteriores separadas por una distancia menor a la empleada para los pares de líneas anteriores, pero suficiente para que el diagrama quede claro y legible.

!=

---

=l

I I

I (^) I

L!

Espacio -- --^ ~

e) Las líneas paralelas anteriores se cortan por líneas perpendiculares a las mismas y equidistantes. Cada línea vertical se considera como una "Fase" o " Paso " del ciclo numerándose a partir de 1 desde la izquierda.

Fose -.

Espacio

~~---+----I---+-5l

I I

I I

L! J Nota - Se entiende como " Fase " o " Paso " la linea del diagrama donde tiene lugar la modificación del estado de un elemento de trabajo o de un componente de mando.

f) En la fase a partir de la cual el ciclo vuelve a repetirse, por ejemplo en la 5 anterior, se coloca 5 = 1.

----; 1 2 3 4 5=~ I r

I

I

L!

Espacio (^) Fose -.

I

I

J g) En la parte izquierda y entre cada dos líneas paralelas de mayor anchura se indica el código de identificación del elemento de trabajo considerado, por ejemplo "Cilindro 1A" , "Cilindro 2A", etc. o simplemente 1A, 2A, etc. También es conveniente colocar junto a lo anterior la función del elemento de trabajo (por ejemplo sujeción, remachado, etc.).

I

I

~

¡- 2 3--4- 5 =Tl

lA

I Sujeci6n -t---t---+--If--+--

I Rem~hodo -+---t----t--t---+--

L __ t Espoc~ Fose ~

Como se ha podido comprobar la relación entre los distintos elementos de trabajo de un ciclo neumático queda perfectamente indicada observando las fases de su diagrama espacio-fase.

El diagrama espacio-fase es aconsejable emplearlo para representar ciclos secuenciales controlados por el propio proceso en los que normalmente el tiempo no interviene en su desarrollo o bien tiene una importancia secundaria..

1.1.1.2 Diagrama espacio-tiempo

En el diagrama espacio-fase comentado en el punto anterior se aprecia el cambio.de estado de un elemento de trabajo, pero no se aprecia la velocidad relativa del mismo.

En cambio, en el diagrama espacio-tiempo el espacio que recorre el elemento de trabajo es representado en función del tiempo que se indica en el eje de abcisas, por lo que de hecho el diagrama está facilitando la velocidad del elemento de trabajo.

El trazado es muy similar al del diagrama espacio-fase. Únicamente las líneas verticales ya no serán equidistantes entre sí al tener que considerar ahora el tiempo que tarda por ejemplo el cilindro en hacer su recorrido de avance o de retroceso.

Además de todo lo expuesto para el diagrama espacio-fase, en la parte inferior del diagrama espacio-tiempo debe figurar la escala del tiempo. Con ello se podrán considerar las distintas velocidades de actuación que tendrán los elementos de trabajo en el ciclo.

En la figura 2 se representa un diagrama espacio-tiempo para dos cilindros. El cilindro 1A va de la fase 1 a la 2 con una velocidad de avance que puede considerarse normal, tardando 8 segundos en salir su vástago.

A continuación de la fase 2 a la 3 sale el vástago del cilindro 2A con una velocidad de avance que se considera lenta, al tardar 12 segundos. De la fase 3 a la 4 entra el vástago de 1A con una velocidad de retroceso que se considera rápida, al tardar 4 segundos en realizar esta operación. Finalmente de la fase 4 a la 5 entra. el vástago del cilindro 2A con la misma velocidad de retroceso normal considerada, es decir con un tiempo de 8 segundos.

5=1 I

1

I

I

I

t( s) I

30_~

3 4

I

20

I

10

1 2

I O

1

1A

O

1

2A

O

I I I I I I L

Figura 2. Representación del diagrama de movimientos espacio-tiempo para dos cilindros con distintas velocidades de entrada y salida.

El diagrama espacio-tiempo es aconsejable emplearlo para representar ciclos programados en los que la consideración del tiempo es ya importante en su desarrollo.

1.1.1.3 Diagrama de mando

El diagrama de mando se emplea para representar el estado de actuación o conexión de los distintos elementos de mando o conmutación (válvulas de vías con accionamiento manual, mecánico, con aire, etc.) en función de la fase o del tiempo según se considere uno u otro diagrama anterior.

No se acostumbra a tener en cuenta en la representación el tiempo que la válvula necesita para su conmutación, es decir el tiempo que tarda en pasar de abierta a cerrada o viceversa. Por ello se considera que el cambio es instantáneo.

Tiene una representación similar a los anteriores diagramas indicándose dos líneas paralelas horizontales para cada elemento con una distancia entre ellas algo menor (aproximadamente la mitad de la considerada para los elementos de trabajo).

Son cortadas por las mismas líneas verticales ya indicadas, es decir que el diagrama de mando se traza en combinación con el diagrama espacio-fase o espacio-tiempo.

En la figura 3 se indica el diagrama de mando para un válvula 3/2 vías, NC con accionamiento mecánico. En la fase 1 la vía 1 de la válvula está cerrada, y la utilización 2 está conectada al escape 3. En la fase 2 tiene lugar la actuación de la válvula pasando a abierta, es decir que las vías 1 y 2 quedan comunicadas y la vía 3 obturada, estado que se mantiene hasta la fase 5 en que la válvula vuelve a su posición inicial.

1

---

l

I

Accionado I

I

Sin accionar I t L

Estado Fase ~

-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- (^) --^ J

Figura 3. Diagrama de mando para una válula de accionamiento mecánico.

De hecho, cuando la válvula es de accionamiento mecánico la leva del elemento de trabajo la actúa unos instantes antes de llegar a la correspondiente fase, mientras que en el retroceso la leva deja de actuaria unos instantes más tarde de la correspondiente fase. Esta situación es aconsejable representarla en el diagrama de mando como se indica en la figura 4.

--l

I

I

J

I

I

tEstado

Sin accionar -+-...4---t-...-I--.....

Accionado

1------

I

I

L

Figura 4. Diagrama de mando para una válvula de accionamiento mecánico con activación antes de la fase y desactivación después de la fase.

152 I

12

1A

14

e)---+--------4--- --'

1S2\fj^3

1A

1 S

O~

1S

o

1S

O

tEstado Fose^ -..

L

Figura 7. Diagrama de funcionamiento y esquema para un ciclo neumático de un cilindro de doble efecto. Salida manual y entrada automática (ciclo semiautomático).

En la figura 7 se observa que en la fase 1 se da un impulso momentáneo a 1S1, de una duración tal que ya no llega a estar activada en la fase 2. Con ello se envía señal al pilotaje 14 de 1V que cambia su posición. El vástago de 1A inicia su carrera de avance en la fase 1 hasta acabar en la fase 2.

Antes de alcanzar la fase 2 se activa a 1S2 que envía una señal al pilotaje 12 de 1V que cambia su posición. El vástago de 1A inicia su carrera de retroceso en la fase 2 terminando en la fase 3. Unos instantes más tarde de la fase 2 es desactivada 1S2 por la leva del vástago.

Si la acción manual sobre 1S1 se prolonga excesivamente puede ocurrir que el vástago de 1A no inicie su carerra de retroceso y no regrese a su posición de reposo puesto que la válvula biestable 1V se encontraría con señal en sus dos pilotajes 12 y 14.

1 Ejemplo 21

Como final de este apartado se indica en la figura 8 la representación esquemática y el diagrama espacio-fase de una instalación en la que una pieza es empujada y sujetada por un cilindro 1A mientras que a continuación es estampada por otro cilindro 2A.

Fase -..

-- l

I

I

I

I

-- - '~

tEstado

1A Sujeci6n O -fL--t--t--+-----::l.....

1 -II--t-........-----+--I--

2A Estampado O~-~ --t--..3l'-""'-

2A

1A

DJ;-------'

I I I I I L

Figura 8. Representación esquemática de una instalación de sujeción/estampado con su diagrama de movimientos espacio-fase.

En la figura 9 se indica la disposición de los dos elementos de trabajo 1A y 2A de la figura 8 según el principio de representación de la cadena de mando (señales de abajo hacia arriba).

Junto a los elementos citados se indican los códigos de identificación de los captadores de información 182 accionado por 1A, y 281 Y 282 accionados por 2A, que se necesitan para el desarrollo"del ciclo.

8egu idamente se representan los órganos de mando o válvulas de potencia 1V Y 2V (biestables) que accionan, respectivamente; a 1A y 2A.

En el tercer escalón de la cadena de mando se indican los elementos que proporcionan las señales a las válvulas biestables anteriores. Así a la izquierda se tiene la válvula de accionamiento manual 181 a la que un impulso momentáneo sobre la misma sirve para iniciar el ciclo saliendo el vástago de sujeción 1A.

El accionamiento de 182 , al final de la carrera de avance de 1A, origina la salida del vástago del cilindro de estampado 2A. 8u captador de información 282 da la señal para que el mismo vástago de 2A inicie la carrera de retroceso.

El nuevo accionamiento de 281 por el vástago de 2A da lugar a la entrada del vástago de 1A finalizando así el ciclo descrito en el diagrama de funcionamiento. 8e supone que la válvula 181 ha dejado de accionarse para que 1V no tenga señal en su pilotaje opuesto.

En la parte inferior de la disposición de elementos de la figura 9 se encuentra la fuente de alimentación de presión en la que se ha indicado la válvula general OV y la unidad de mantenimiento al en distintos planos aunque pueden representarse ambos elementos en el mismo escalón.

Al final de la representación de los elementos de la figura 9 se indica un nuevo diagrama espacio-fase al que se incorporan los códigos de identificación de la válvula de inicio de ciclo y de los captadores de información.

En el circuito de la figura 9 se observará que únicamente se han conexionado los cilindros 1A y 2A a las válvulas 1V Y2V y éstas a la fuente de alimentación.

La interpretación del diagrama espacio-fase anterior con los elementos indicados es la indicada en la tabla 1:

Tabla I

Fase Interpretación 1 El ciclo se inicia con el accionamiento manual de 181 saliendo 1A.

2 El accionamiento de 182 por 1A provoca la salida de 2A.

3 El accionamiento de 282 por 2A inicia el retroceso de éste.

4 El accionamiento de 281 por 2A origina la entrada de 1A.

5 El vástago del cilindro 1A ha terminado de entrar finalizando el ciclo.

Para ello se indica un pequeño círculo en cada intersección de una fase con la línea paralela horizontal correspondiente en donde un captador de información origina un cambio. Desde él se inicia una línea hasta otro punto de la misma fase en donde se produce el cambio del elemento de trabajo siguiente (fases 2 y 4) o del mismo ( fase 3).