circuitos neumáticos

Neumtica bsica Sena Virtual Distrito Capital 2005

Tema 1. Circuitos Neumticos BsicosMando directo de un cilindro de simple efecto Mando Indirecto de Cilindro de Simple Efecto Mando Directo de Cilindro de Doble Efecto Mando directo de cilindro de doble efecto con control de velocidad Mando indirecto de actuadores de doble efecto

Tema 2. Circuitos Con Funciones Lgicas BsicasMando con Funcin Lgica And Mando con Funcin Lgica OR Mando de un cilindro de doble efecto con aumento de velocidad en el avance Mando de un cilindro de doble efecto en funcin del tiempo Montaje en el banco de simulacin Mando con vlvula de secuencia Montaje en el banco de simulacin mando en funcin de la presin Mando secuencial de cilindros El montaje de los elementos en el banco de simulacin


Tema 1. Circuitos Neumticos BsicosEn la estructura de los circuitos neumticos bsicos propuestos en ste mdulo, vamos a utilizar imgenes de circuitos realizados con el simulador fluidSIM neumtica de la firma Festo y algunas imgenes tomadas en los bancos de simulacin del centro Metalmecanico, SENA Regional Distrito Capital. La descarga del simulador fluidsim 3.6 Demo puede hacerse de la siguiente forma: - En la barra de direcciones de su Internet Explorer digite: www.festo.com/Didactic - Lleve el puntero hasta el link Services . - En el men Services coloque el puntero sobre el enlace Software y escoja All y d clic. - De la pantalla que se le presenta d clic en el recuadro que tiene como link - Fluidsim 3.6 Pneumatics . - De el listado que se presenta seleccione: Fluidsim 3.6 Demo ES (3M/exe) y d clic. - De las opciones que se le presentan seleccione guardar en el equipo. - Despus de descargar el simulador proceda a instalarlo dando doble clic sobre el icono del programa. Un esquema de un circuito neumtico est compuesto por un conjunto de lneas y smbolos, mediante los cuales es posible estudiar la solucin ms favorable para una instalacin, donde su finalidad es establecer un lenguaje tcnico entre quien lo proyecta y quien lo analiza y realiza el trabajo. En la primera semana de nuestro curso, tuvimos oportunidad de estudiar la simbologa bsica para los elementos neumticos; ahora es necesario acoplarlos estableciendo un circuito concreto. En razn a que los esquemas se realizan sin tener en cuenta la posicin real de los elementos en la instalacin, es recomendable que las lneas no se crucen;


de no poder evitarse esta situacin es importante no hacer realces en el cruce para que no represente unin de tubera. Recuerde que las lneas continuas son usadas como lneas de trabajo y las lneas punteadas son usadas para enviar una seal para la conmutacin de una vlvula con mando neumtico. Cada vlvula o actuador debe representarse en la posicin que antecede a la funcin que va a realizar; as por ejemplo las vlvulas de distribucin podrn estar activadas o no activadas segn la funcin a desempear

Mando directo de un cilindro de simple efecto.El concepto de mando directo representa el modo ms sencillo de controlar el funcionamiento de un cilindro, dado que all participa solo una vlvula con funcin de distribucin y de mando. Algunos procesos utilizan actuadores pequeos y por lo tanto de bajo consumo de caudal de aire; en algunos casos, dichos actuadores son comandado con vlvulas de mando, cuyos conductos son de dimetro de paso tambin pequeos y suministran el caudal necesario para realizar el trabajo; ste tipo de mando es llamado mando directo. En las siguientes figuras podemos observar el esquema diseado en el simulador fluidSIM, tambin el montaje fsico realizado en el banco de simulacin y una posible aplicacin de ste tipo de mando: Figura 1Actuador

Vlvula demando 3/2 2 1 Unidad de mantenimiento Fuente de aire comprimido 3


Figura 2Vlvula accionada 2 1 3

Figura 3

Dispensador de materia prima

Figura 4 Para ste circuito contamos con aire comprimido proveniente de un compresor, disponemos tambin de una unidad de mantenimiento para controlar la presin necesaria en el proceso que se est manejando. Al operar la vlvula 3/2, el aire llegar hasta el cilindro de simple efecto hacindolo salir, en este caso, y cumpliendo el trabajo previsto; al soltar el pulsador la vlvula regresar a su posicin de reposo cerrada y el resorte del cilindro lo har retornar a su posicin original desalojando el aire almacenado en la recamara posterior, por el orificio de escape marcado con el numero 3 en la vlvula 3/2. La figura 4 muestra una aplicacin de este circuito en un dispensador de materia prima.


Mando Indirecto de Cilindro de Simple EfectoNo siempre es aconsejable que el operario acte sobre la vlvula puesta cerca del cilindro. Algunas aplicaciones utilizan actuadores de gran volumen; para maniobrar esos actuadores eficientemente, se requieren vlvulas que puedan suministrar un caudal de aire proporcional al requerido por el actuador. Dichas vlvulas requieren por su tamao un esfuerzo mayor para ser operadas, por esa razn, deben utilizarse vlvulas que accionen a la vlvula de mando, stas sern de menor tamao ya que su funcin es comandar la vlvula mas grande Vlvula de mando principal . Figura 5

1.0

1.11.2 2 1 3 3

1.2

2 1


Figura 6

1.0

1.11.2 2 1 3 3

1.2

2 1

Al accionar la vlvula demarcada con 1.2 el aire pasa de 1 a 2 e ingresa por el conector 12 de la vlvula de mando ( 1.1 ), accionando sta y permitiendo que un volumen de aire llegue hasta el cilindro 1.0; el cilindro de simple efecto se extiende realizando el trabajo que se le tiene definido y permanece as hasta tanto la vlvula auxiliar 1.2 permanezca accionada. Cuando es suspendido el accionamiento de la vlvula 1.2 , sta regresa a su posicin normal, en este caso cerrada, cancelando as la seal de mando a la vlvula 1.1, por lo tanto sta tambin regresa a su posicin de reposo y el cilindro ya sin presin, por medio del resorte, desaloja el aire y regresa a su posicin retrado en ste caso. En la figura 7 observamos una aplicacin del circuito de mando indirecto en una dobladora de lamina:


Mando Directo de Cilindro de Doble EfectoAlgunos trabajos, requieren maniobrabilidad tanto de avance, como de retroceso, en esos casos debemos elegir cilindros de doble efecto. Recuerde, que la aplicacin del mando directo, obedece al mnimo dimensionamiento del actuador; recuerde tambin que para manipular actuadores de doble efecto es conveniente utilizar vlvulas de cinco vas. Figura 81.0

1.24 2 3 1

5


Figura 91.0

1.1

4

2 3 1

5

En posicin de reposo la vlvula 1.2 enva aire a la cmara anterior del cilindro, es decir, al lado del vstago haciendo que el cilindro permanezca dentro. Al oprimir el pulsador de la vlvula 5/2, sta permite el paso de aire de 1(p) a 4(A), el aire ingresa al cilindro por el lado del mbolo haciendo que se desplace y al avanzar realice el trabajo dispuesto para l. El aire que sale de la cmara del vstago es evacuado por el orificio 3(s). Al soltar o desenclavar el pulsador la vlvula regresa a su posicin de reposo empujada por el resorte, de esa forma el aire pasa de 1(P) a 2(B) llega al cilindro por el lado del vstago hacindolo retraerse y realizando as el trabajo dispuesto para el retorno del actuador. El aire que debe salir de la cmara del mbolo se evaca a travs de la vlvula por el conducto 5(R). Figura 10 Figura 11

Aplicacin cierre o apertura de vlvula


Mando directo de cilindro de doble efecto con control de velocidadEn algunos procesos debe regularse la velocidad del actuador, tanto en el avance como en el retroceso; en ese caso deben ubicase vlvulas de estrangulacin regulables con antiretorno en los conductos de alimentacin de los actuadores. El porcentaje de apertura de las vlvulas de control de flujo, determinarn las velocidades del actuador. As mismo debe tenerse en cuenta el posicionamiento de las vlvulas de estrangulacin regulables, ya que hablamos de dos posibilidades de regulacin de velocidad del actuador. Una de ellas es la regulacin del caudal de aire que sale del cilindro y la otra es la regulacin del caudal de aire que ingresa al cilindro.

Figura 12

Figura 13

En la regulacin del caudal que sale del cilindro (figura 12), se configuran independientemente mediante los tornillos de graduacin, la velocidad de avance o de retroceso segn la necesidad. En esta configuracin, se genera una vibracin en el comienzo hasta que se equilibran las fuerzas. Posteriormente se proyecta una mejor oportunidad de regulacin. Si se utilizara una vlvula 5/2 estos estranguladores podran ir ubicados en los orificios de escape de la vlvula.


En la regulacin del aire que entra al cilindro (figura 12), el inicio es ms manejable, pero escaso de exactitud en la regulacin. No es recomendable utilizarse si se trata de esfuerzos de traccin. Este sistema es utilizado cuando se trata de impulsar cargas con cilindros de pequea dimensin.

Bao 1

Bao 2

Mando indirecto de actuadores de doble efectoSi el cilindro de doble efecto que se va a utilizar, es de gran tamao y requiere gran cantidad de aire, es conveniente utilizar una vlvula, tambin de gran capacidad de suministro de aire; para el accionamiento de sta vlvula se necesitar una fuerza manual considerable, por lo tanto se recomienda un accionamiento indirecto, lo cual implica la utilizacin de una vlvula auxiliar para comandar la vlvula de mando principal.

Figura 15

Figura 16


Al accionar la vlvula 1.2, pasa aire del conducto 1 al conducto 2 y la vlvula 1.1 recibe una seal por la conexin 14. La vlvula de mando conmuta y permite el paso de aire de 1 a 4 haciendo que el cilindro avance. Al dejar de accionar la vlvula 1.2, la vlvula de mando deja de recibir seal y regresa a su posicin de reposo presionada por el muelle de reposicin. En ese momento el cilindro recibe aire por el lado del vstago y el cilindro debe regresar. Este conexionado me permite que el cilindro avance o retorne cada vez que la vlvula 1.1 es operada.

Figura 17

Figura 18


Tema 2. Circuitos Con Funciones Lgicas BsicasEn neumtica la representacin lgica de una situacin de un circuito, est beneficiada por el evento de que cada vlvula puede suministrar, en salida, una seal a la presin de la red (tomando un estado uno ) o en su defecto a la presin atmosfrica (presentando un estado cero ). El concepto anteriormente planteado, nos indica dos posibles situaciones: en el estado uno hay flujo de aire, mientras que en el estado cero no hay suministro de aire.

Mando con Funcin Lgica AndPara realizar un circuito con funcin lgica And, debe establecerse una funcin de control en la que se requiera la presencia de ambas seales en la entrada para que se cumpla una condicin de salida.

2 A X Y 1 3

X Y A2 1 3 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1

Y & X

A

La aplicacin de un mando con funcin lgica And aplica en aquellos lugares donde un proceso pueda realizarse solamente cuando se cumplan varios requerimientos. Una posible aplicacin aparece en la siguiente figura:


El taladro presenta un conjunto de tres husillos con diferentes tamaos de brocas; debemos asegurar que el operario del equipo mantenga sus manos ocupadas durante el tiempo que dura la operacin para evitar que tenga posible contacto y pueda lesionase. La operacin del equipo implica que al accionar los pulsadores 1.2 y 1.4 la vlvula de simultaneidad 1.6 procesa la informacin y enva una seal de aire a la vlvula de mando 1.1 para que esta se conmute permitiendo el accionamiento del dispositivo de taladrado mediante el cilindro 1.0. Al soltar los pulsadores 1.2 y 1.4 la vlvula 1.6 suspende la seal y el cilindro regresa ya que su vlvula de mando 1.1 ha tomado la posicin de retorno.

Mando con Funcin Lgica OREn muchas ocasiones debe poderse accionar un actuador desde dos o mas sitios diferentes. La aplicacin de un mando con funcin lgica OR aplica en aquellos lugares donde el mando deba hacerse desde varios puntos; para ello es posible utilizar vlvulas 3/2 conectadas en serie, o tambin es posible utilizar vlvulas selectoras de circuito conectadas en serie, o en paralelo.


2 A X Y 2 1 > =1 A 3 1 3

X Y A0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1

Y X

El campo de aplicacin de la vlvula selectora de circuito, aplica en la operacin de componentes en paralelo; en este circuito es importante que la presin de accionamiento, se alcance con rapidez para que no se produzcan flujos de retorno en las vlvulas de comando. Una posible aplicacin aparece en la figura siguiente:


La apertura y cierre de una puerta debe poder hacerse desde dos puntos diferentes, para mejor comodidad del usuario.

La apertura de la puerta, implica que al accionar los pulsadores 1.2 o 1.4 la vlvula de selectora 1.6 procesa la informacin y enva una seal de aire a la vlvula de mando 1.1 para que esta se conmute permitiendo el accionamiento de la puerta mediante el cilindro 1.0. Al accionar los pulsadores 1.3 o 1.5 la vlvula 1.7 enva seal a la vlvula de mando 1.1 y el cilindro regresa ya que su vlvula de mando 1.1 ha tomado la posicin de retorno, generando de esa forma el cierre de la puerta.

Mando de un cilindro de doble efecto con aumento de velocidad en el avanceCuando se requiere que los actuadores se desplacen a su mxima velocidad, es conveniente utilizar vlvulas de escape rpido ya que ellas permiten el desalojo del aire mas rpidamente, al estar ubicadas muy cerca de los conectores del actuador; esto quiere decir que el aire desalojado tendr que hacer un recorrido menor para salir del circuito neumtico y eso causar menor resistencia en el desplazamiento del actuador.


Al accionar la vlvula 3/2 marcada como 1.2, sta permite el paso de aire a travs de su conector 2, de esa forma el aire llega hasta el conector 14 de la vlvula de mando 1.1 haciendo que la vlvula se conmute lo que ocasiona que desde el conector 4 de la vlvula de mando 1.1 llegue aire hasta el cilindro, por el lado del embolo hacindolo salir. El aire que sale del cilindro por el lado del vstago, es evacuado por la vlvula de escape rpido y ello le da mayor velocidad a su desplazamiento. Para que el cilindro regrese, debe manipularse la vlvula auxiliar 3/2 marcada como 1.3 y en ste caso el cilindro regresar en forma controlada ya que la vlvula de estrangulacin regulable con antirretorno, tendr algn grado de restriccin y ello causara un movimiento lento por parte del cilindro en su retorno.


Mando de un cilindro de doble efecto en funcin del tiempoCuando en un sistema se requiere manejar los tiempos de operacin de los procesos de mando con sistemas neumticos, es conveniente utilizar temporizadores. Para el ejercicio explicativo vamos a utilizar un temporizador cerrado en posicin de reposo, el cual va a comandar el retroceso de un cilindro en accin retardada. Al accionar el pulsador de la vlvula 1.2, sta se conmuta y permite el paso de aire de su conducto 1 hasta el conducto 2, conduce aire al conector 14 de la vlvula de mando 1.1, lo que hace que esta cambie de posicin y permita el paso de aire de 1 a 4, de esa forma el cilindro 1.0 recibe aire por el lado del embolo y se desplaza en un movimiento de avance; en su recorrido el vstago del cilindro acciona el final de carrera 1.3, quien cambia de su posicin cerrada a una posicin abierta llevando aire hasta la conexin z 12 del temporizador, all el aire ingresa a un acumulador, controlado por la vlvula de estrangulacin con antiretorno quien es la que determina el tiempo que debe tardar en accionarse la vlvula 3/2 normalmente cerrada que est incorporada en el temporizador y que es quien finalmente lleva aire al conector 12 de la vlvula de mando 1.1, para que sta cambie de posicin y el cilindro reciba aire por el lado del vstago. De esa forma se cumple que el cilindro retorna en funcin del tiempo.


La figura de la derecha nos muestra una aplicacin de estampado en una poltrona forrada en cuero, este tratamiento requiere de un tiempo prudencial para lograr que el cuero asimile en forma ptima el logotipo que quiere estamprsele.

Montaje en el banco de simulacin


Mando con vlvula de secuenciaCuando se requiere trabajar con una presin predeterminada, es conveniente implementar un mando en funcin de la presin con una vlvula de secuencia; de all se deriva que este mando obedece al valor de presin programado para el desarrollo de un trabajo especifico. Recordemos que el comportamiento de las vlvulas de secuencia es muy similar al de una vlvula limitadora de presin, ya que cuando alcanza el valor de presin programado, su conducto permite el paso de aire hacia la vlvula 3/2 normalmente cerrada, conmutndola y permitiendo que se genere una seal de mando hacia el dispositivo que lo requiera segn las necesidades. Al accionar el pulsador de la vlvula 1.2, sta conmuta permitiendo el paso de aire hasta el conector 14 de la vlvula de mando 1.1, quin a su vez, tambin cambia su posicin de conmutacin, permitiendo paso de aire de su conducto 1 a su conducto 4; de esa forma llega aire al cilindro por el lado del mbolo y el cilindro comienza su desplazamiento; al ejercer fuerza contra el objeto de trabajo se crea en la recamara posterior del cilindro un aumento de presin que es registrado por la vlvula de secuencia, al alcanzar el valor de presin programado en ella, se activa y enva una seal a la vlvula de mando 1.1 para que cambie de posicin y ordene al cilindro retraerse. As queda concluido el trabajo programado del mando en funcin de a presin.


El ejemplo que aparece en la figura de la derecha muestra cmo se realiza un estampado; la presin con la que se ejecuta la operacin debe ser controlada ya que de lo contrario el producto presentar deficiencias en su presentacin, por exceso o deficiencia de grabado.

Montaje en el banco de simulacin mando en funcin de la presin

Mando secuencial de cilindrosAl disear circuitos neumticos con varios actuadores, es conveniente seguir algunos pasos, para organizar la informacin y obtener finalmente una solucin que cumpla con las especificaciones requeridas. Despus de determinar el problema a solucionar, en base a un plano de situacin, mquina o equipo, resulta una ecuacin de movimientos, que no son mas, que las oscilaciones que van a ejecutar los actuadores que intervienen en la respuesta del problema.


Ejemplo: A+B+A-B-. A+ Significa, que el primer actuador en este caso A= 1.0 debe salir. B+ Significa que el segundo actuador en este caso B= 2.0 debe salir A- Significa que el primer actuador en este caso A= 1.0 debe regresar. B- Significa que el segundo actuador en este caso B = 2.0 debe regresar. En segundo trmino es importante realizar un diagrama de movimientos, el cual nos va a representar grficamente los movimientos que realiza cada uno de los actuadores. El realizar el esquema neumtico, nos ayudar a ubicarnos en el contexto de desarrollo del problema.

Es conveniente dividir la ecuacin y colocar los finales de carrera que determinarn las seales en cada una de las fases que se van ejecutando.


Explicacin de la solucin.Cada fase o estado en la secuencia es un movimiento, el mando inicial generado por el pulsador de marcha 1.2 si se quiere un solo ciclo, o 1.4 si se quiere que la secuencia sea continua, acompaado por el final de carrera 1.8, ocasionan el primer movimiento (A+), al salir el vstago del cilindro 1.0(A) el final de carrera 2.2 es accionado y la seal llega hasta el conector 14 de la vlvula de mando 2.1, permitiendo se cumpla el segundo movimiento, de esa forma el vstago del cilindro 2.0(B) se extiende y acciona el final de carrera 1.3 quien enva una seal al conector 12 de la vlvula de mando 1.1, sta conmuta y ordena al cilindro 1.1(A) regresar cumpliendo el tercer movimiento, al terminar de regresar el vstago, es accionado el final de carrera 2.3 quien tiene la funcin de hacer regresar el cilindro 2.0, mediante la conmutacin de la vlvula 2.1 en el conector 12. As se completa una secuencia de movimientos que corresponden a la solucin de un problema planteado para una mquina o equipo.

El montaje de los elementos en el banco de simulacin.

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