introducción a los circuitos electroneumáticos
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Se describen ciertos términos relacionados a los circuitos electroneumáticos y se desarrollo una práctica sencilla relacionada a esta área.TRANSCRIPT
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CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
Práctica 9: Introducción a los circuitos electroneumáticos.
Rubén Anguiano García
Ramiro Barragán Sandoval
Jaime Alberto Centeno Alcaraz
Jorge Salazar Alcaraz
Manuel Vivanco Toledo
INTITUTO TECNOLÓGICO DE COLIMA
Departamento de Ingeniería Mecatrónica
Av. Tecnológico No.1. C.P. 28976. Villa de Álvarez, Col.
Tel/Fax (01 312) 3129920. 3140933 www.itcolima.edu.
Resumen. El presente trabajo describe la práctica
realizada en la materia de Circuitos Hidráulicos y
Neumáticos, en la cual se conectaron diversas
configuraciones de circuitos electroneumáticos;
empleando dos tipos de actuadores (cilindro lineal de
simple y doble efecto) y diversos elementos para los
circuitos de potencia y de mando. Analizando el
funcionamiento de cada uno de los elementos empleados
en la práctica.
Abstract. This paper describes the practice done in the
subject of Hydraulic and Pneumatic Circuits, in which
various configurations of electropneumatics circuits are
connected; using two types of actuators and various
elements for power circuits and control. Analyzing the
operation the elements used in practice.
1. INTRODUCCIÓN.
Hemos aplicado anteriormente el mando a
distancia de válvulas por medio de señales neumáticas e
hidráulicas, únicamente. Este tipo de señales pueden
producir algunos retardos en los accionamientos si las
distancias de las canalizaciones son largas.
Las señales eléctricas no tienen este inconveniente,
ya que las distancias no les afectan en este sentido.
La electroneumática es la aplicación donde se
combinan la automatización de la neumática con
electricidad o electrónica. Es una de las técnicas de
automatización que en la actualidad viene cobrando vital
importancia en la optimización de los procesos a nivel
industrial. Su evolución fue a partir de la neumática,
disciplina bastante antigua, y al avance de las técnicas
de electricidad y la electrónica, permitiendo la fusión de
métodos y dando así el inicio de los sistemas
electroneumáticos, los cuales resultan más compactos y
óptimos. [1]
La principal aplicación de los sistemas
electroneumáticos se encuentra en aquellos casos en los
que el aire comprimido se usa como fuente de energía
con la ayuda de cilindros, mientras que los distribuidores
son accionados eléctricamente.
La técnica de mandos es parte integrante de nuestra
sociedad industrial puesto que sin ella la tecnología no
hubiera podido alcanzar los niveles actuales. No hay
especialidad tecnológica que pueda prescindir de los
mandos. Para que los técnicos de diversas especialidades
(neumática, hidráulica, electricidad y electrónica)
cooperen entre sí, es indispensable que hablen un idioma
común. Ello significa que debe disponerse de
definiciones precisas de los conceptos, con criterios
básicos aceptados por todos. [2]
Estos fundamentos de la técnica de mando tienen
validez general, independientemente de la energía de
controlo de trabajo que se utilice, y de la configuración
técnica del mando en cuestión.
Figura 1 Estructura de un circuito hidráulico.
2. MARCO TEÓRICO.
Todo circuito electroneumático se conforma de
diversas partes importantes entre las cuales destacan:
abastecimiento de energía (fuente de alimentación
eléctrica y compresor de aire), señales de entrada, de
procesador y de control o mando (válvulas, relés,
interruptores, etcétera), y señales de salida (actuadores).
A continuación se presenta una breve investigación de
los elementos mencionados anteriormente que se
emplearon en la práctica. [1, 3]
2
1. ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA.
Un compresor es el elemento del circuito
encargado de proporcionar aire a presión al circuito
neumático. Su función es absorber aire de la atmósfera y
comprimirlo para aumentar su presión. Por otra parte, un
acumulador almacena el aire comprimido y permite
acondicionar el aire a los valores de temperatura y
presión requeridos por la instalación neumática. El aire
comprimido para llegar en condiciones propias de
presión y limpieza a los circuitos neumáticos emplea la
unidad de mantenimiento, que está formada principal y
básicamente por filtros (impide que entren partículas de
suciedad al circuito), reguladores de presión (ajustan la
presión del aire que será necesaria para el circuito),
lubricadores (engrasa las partes móviles de los
elementos del circuito neumático). [1, 2]
Figura 2 Sistema de abastecimiento de energía neumática.
Por otra parte, una fuente de alimentación
eléctrica es el dispositivo que convierte la corriente
alterna en una corriente continua que alimentan los
distintos circuitos del aparato electrónico al que se
conecta. [4]
2. ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN.
Los circuitos neumáticos distribuyen el aire a
través de una red de tuberías que parten del equipo de
abastecimiento de aire comprimido y llegan a cada
puesto de trabajo. Estos elementos están diseñados para
soportar altas presiones y son limpios y pulidos. [3]
Figura 3 Tubería neumática.
Para la óptima distribución de aire comprimido, se
suelen emplear módulos o regletas con derivación, éstos
son dispositivos sólidos los cuales tienen una entrada de
aire comprimido y permiten la conexión a diferentes
salidas para repartir a diferentes puntos del sistema. [1]
Figura 4 Regletas con derivación neumática.
3. ELEMENTOS DE ENTRADA.
Un interruptor es un elemento de conmutación
biestable, es decir, que si lo cambiamos de posición,
permanece en ella. El pulsador, por lo contario, es un
conmutador monoestable, que retorna a su posición
cuando dejamos de actuar sobre él. El más habitual es el
de tipo N.A., que permanece en posición abierta (no de
paso) cuando no es actuado. [2, 3]
Los pulsadores e interruptores nos proporcionan las
señales manuales breves que necesitan las válvulas
distribuidoras. Estos dos elementos permiten cerrar o
abrir el circuito eléctrico hacia los elementos del sistema
que se necesitan alimentar o interrumpir el flujo. [2]
Figura 5 Unidad para entradas de señales eléctricas (interruptores
y pulsadores).
Para la detección eléctrica de los extremos de
recorrido de un cilindro se suelen emplear sensores de
final de carrera mecánicos. Estos interruptores
permiten consultar determinadas posiciones finales de
partes de máquinas o de otros elementos de trabajo. [3]
Los interruptores de final de carrera tienen un
sistema alternador, cierran o abren el circuito según sea
la configuración del funcionamiento que se debe de
cumplir ante el estado de la posición de un actuador. [4]
Figura 6 Interruptor de final de carrera.
3
4. ELEMENTOS DE PROCESAMIENTO.
Los relevadores o relés son elementos
constructivos que hacen contactos y controles con cierto
gasto de energía. Los relevadores son empleados para
procesar señales. Se pueden utilizar como interruptores
electromagnéticos para rendimiento específico del
contacto.
El funcionamiento es sencillo, al inducir una
tensión en la bobina fluye corriente eléctrica por el
devanado, se genera un campo magnético, por el que la
armadura es atraída hacia el núcleo de la bobina. La
armadura es atraída hacia el núcleo de la bobina. La
armadura misma esta unidad mecánicamente a contactos
que son abiertos o cerrados. Esta condición de contacto
dura tanto como la tensión dura. Al quitar la tensión la
armadura es llevada a su posición original con ayuda de
un resorte. [1, 4]
Figura 7 Unidad de relevadores.
Entonces, se puede concluir que los contactores
son interruptores accionados eléctricamente por una los
cambios de una bobina correspondiente a ese relevador.
5. ELEMENTOS DE MANDO O CONTROL.
Una válvula es un aparato mecánico con el cual se
inicia, detiene o regula la circulación de gases a ciertas
partes del circuito neumático. Están constituidas por un
cuerpo fijo donde se sitúan la toma de aire comprimido,
el orificio de purga o salida de aire en exceso a la
atmosfera, y la salida de aire comprimido a alguna otra
parte del circuito o a los elementos de trabajo. [3, 4]
La posición de las válvulas durante su
funcionamiento puede realizarse mediante diferentes
dispositivos de accionamiento: manuales (pulsador o
botón, palanca y pedal), mecánicos (leva y rodillo),
eléctricos (electroimanes) y neumáticos (mandos
neumáticos), por mencionar algunos ejemplos. [1]
Figura 8 Formas de accionamiento de las válvulas.
Existe una gran variedad de válvulas neumáticas
que se clasifican según la función que realizan dentro
del circuito. Las utilizadas para esta práctica fueron:
• Válvula distribuidora: dirigen el flujo
neumático por un determinado camino y sentido de
circulación. Disponen de una serie de orificios o vías por
donde entra o sale el aire a presión. [2]
• Electroválvula: Estas válvulas cuentan con uno
o dos accionamientos por electroimán y se utilizan
cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico,
un final de carrera eléctrico, presostatos o mandos
electrónicos (circuitos con relevadores). A los
accionamientos por electroimán se le llaman selenoides
y poseen generalmente bobinas para fijar la posición
activada. [4]
Existen dos principales válvulas eléctricas:
Monoestables; cuentan con un solo selenoide y un
retorno de muelle. Y biestables; con dos selenoides.
Para que la válvula vaya de una posición a la otra
basta con aplicar un pulso eléctrico a la bobina
correspondiente. Estás válvulas mantienen su posición
sin importar que una bobina se encuentre energizada,
esto cambia hasta que se aplica un pulso en la bobina
contaría o se deja de energizar esa bobina. La principal
función en estos sistemas es la de “memorizar” una
señal sin que el controlador esté obligado a tener
permanentemente energizada la bobina. [1, 3]
Figura 9 Electroválvula biestable distribuidora de aire
comprimido.
6. ELEMENTOS DE TRABAJO.
Los elementos de trabajo o actuadores se sitúan en
el final del recorrido del circuito electroneumático, y
tienen como finalidad transformar en energía mecánica
la presión que les comunica el aire comprimido. En los
circuitos neumáticos, los actuadores que se emplean son
los lineales y rotativos. [1]
Para esta práctica se emplearon los actuadores
lineales. Éstos son actuadores que realizan un
movimiento de tipo lineal y su estructura es cilíndrica.
El aire a presión entra en el interior del cilindro
empujando el émbolo y el vástago unido a él. El
recorrido externo del vástago es el que se aprovecha
para efectuar diferentes tipos de trabajo, como sujetar,
levantar o empujar piezas Existen dos tipos de
4
actuadores cilíndricos: de simple efecto y de doble
efecto. [2, 3]
El cilindro de simple efecto, tiene una sola toma
para la entrada del aire a presión. El aire introducido
desplaza el pistón y el vástago en un solo sentido con un
movimiento lineal y produce una acción. El retroceso
del pistón a la posición inicial se realiza mediante una
fuerza externa o mediante un muelle, expulsando el aire
de la cámara. [2]
Figura 10 Cilindro de simple efecto con retorno de muelle
neumático.
Mientras que en los cilindros de doble efecto, el
aire a presión entra en el interior del cilindro por dos
puntos de alimentación empujando el émbolo y el
vástago unido a él en ambos sentidos, según el punto de
alimentación principal. El aire introducido provoca tanto
el avance como el retroceso del pistón y genera una
acción en ambos sentidos. [1, 4]
Figura 11 Cilindro de doble efecto neumático.
3. MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO.
• Sistema de producción de aire comprimido del
Laboratorio de Mecatrónica del ITC.
• Tubería necesaria para la conexión.
De la empresa FESTO, se utilizó el siguiente material:
• Unidad de mantenimiento.
• Fuente de alimentación eléctrica CD a 24 V.
• Válvulas distribuidoras neumáticas con
accionamiento eléctrico (electroválvulas
biestables) y retorno de muelle
(electroválvulas monoestables).
• Cilindros lineales de simple y doble efecto
neumáticos.
• Módulos de relés con contactores N.A. y N.C.
• Módulos de interruptores N.A. y N.C.
• Sensores de posicionamiento de finales de
carrera.
4. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
Objetivo general. Realizar de forma correcta
diferentes conexiones de circuitos electroneumáticos
utilizando como elemento principal de trabajo
actuadores cilíndricos lineales de simple y doble efecto.
Objetivos personales.
• Identificar los elementos que conforman los
circuitos electroneumáticos realizados.
• Analizar el funcionamiento de cada elemento
que conforman cada circuito electroneumático.
• Conocer la etapa del circuito de potencia y del
circuito de mando de estos sistemas.
• Capacidad de conectar circuitos
electroneumáticos de manera intuitiva según el
problema a resolver.
• Respetar y diferenciar el uso de la jerarquía de
conexión de un circuito electroneumático.
• Interactuar con el material disponible en el
Instituto Tecnológico de Colima de este
sistema.
5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
En esta práctica se llevó a cabo una serie de
conexiones de diferentes circuitos electroneumáticos
previamente simulados, dado un problema por el
Profesor de la asignatura, con el fin de implementar lo
aprendido en clases y analizar los elementos de cada
circuito.
Observación: Antes de iniciar a explicar la
conexión y funcionamiento de cada uno de los diez
circuitos electroneumáticos que se mencionarán, es
importante señalar que en físico las electroválvulas
cuentan con un cable de potencia con tres terminales;
una terminal, generalmente azul, que se conecta a la
tierra general del circuito de mando eléctrico; y las otras
dos terminales, generalmente, contienen una etiqueta
cada cable que señala a que selenoide de los dos que
contiene la electroválvula corresponde la señal.
Ahora bien, por otra parte, los sensores de finales
de carrera tienen una entrada de señal y dos salidas, y
siendo un interruptor con dos salidas, una es
normalmente cerrada y otra normalmente abierta.
Se procedió a conectar el primer circuito de
acuerdo al diagrama de conexión de la figura 12. Para
este circuito se planteó el siguiente problema a
solucionar: “Se activará y desactivará un cilindro simple
efecto sin enclavamiento”.
Como se observa en la figura, se tiene un
interruptor normalmente cerrado de alimentación,
utilizado como un paro de emergencia, conectado en
serie con un interruptor normalmente abierto que
arrancaba el circuito eléctrico de mando, y también en
5
serie el selenoide de la electroválvula de control 3/2 (tres
vías, dos posiciones).
Figura 12 Circuito electroneumático UNO.
Una vez encendida la fuente de alimentación de 24
V DC, cuando se presionaba el botón de arranque, se
cerraba el circuito y la corriente fluía hacia el selenoide,
activando este elemento y cambiando de posición de la
válvula de control, permitiendo la salida a través de ésta
hacia el actuador simple efecto y sacando el vástago de
este elemento. Cuando se dejaba de presionar el botón
de arranque, se abría el circuito eléctrico, y aunque el
selenoide memorizaba la posición en la que se
encontraba, el resorte de la electroválvula retornaba a su
posición inicial, cortando el flujo de aire comprimido
hacia el cilindro simple efecto, y este al tener un muelle
interno, el vástago regresaba adentro de la cámara del
actuador.
Observación: En esta práctica no es tan apreciable
la función del interruptor del paro de emergencia, puesto
que el circuito no tiene enclavamiento y el interruptor de
arranque hacia dos funciones, cerrar y abrir el circuito
de mando.
Es importante mencionar que en las válvulas de 3/2
la terminal 1 siempre va conectada a la alimentación de
energía de aire comprimido. Por otra parte, la terminal 3
se empleó cubierta por una especie de tapón que impidió
la entrada o salida de aire por esa vía. Mientras que la
terminal 2 actúa como salida del flujo de aire
comprimido hacia el resto del circuito.
A continuación, se conectó el nuevo circuito
electroneumático en base a la figura 14, en el cual se
planteó el siguiente problema a solucionar: “Se activará
y desactivará un cilindro doble efecto sin
enclavamiento”.
A diferencia del primer circuito, en este se empleó
una electroválvula biestable (con dos accionamientos
por electroimán) y se anexó otro interruptor
normalmente abierto en paralelo al circuito para activar
el otro selenoide y regresar a la válvula a la posición
inicial. Además, el actuador doble efecto.
Presionando el botón de
arranque
Dejando de presionar el
botón de arranque
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO UNO
CONEXIÓN EN FÍSICO DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO UNO
Figura 13 Funcionamiento del circuito electroneumático UNO.
Figura 14 Circuito electroneumático DOS.
Una vez encendida la fuente de alimentación de 24
V DC, cuando se presionaba el botón de arranque o
salida, se cerraba el circuito y la corriente fluía por la
primera línea hacia el selenoide que activa y cambia de
posición a la válvula de control, permitiendo la salida a
través de ésta hacia la entrada del actuador doble efecto
y sacando el vástago de este elemento. Cuando se dejaba
6
de presionar el botón de salida, se abría esta línea del
circuito eléctrico, y ese selenoide mantenía la posición
en la que se había dejado la electroválvula aunque ya no
estuviera alimentada con corriente eléctrica. Ahora bien,
cuando se presiona el botón de retroceso, se energiza
ahora esa línea y activa el segundo selenoide, cambiando
a la posición inicial de la válvula de control y
permitiendo el flujo de aire comprimido por otra vía,
enviándolo a la segunda entrada del actuador que
regresa el vástago hacia adentro de la cámara. Si se deja
de presionar este segundo botón, todo el circuito queda
desenergizado y se mantiene o memoriza la posición del
último selenoide activado.
Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia, este simplemente abre el
circuito y deja de alimentar a todo lo demás, pero la
posición de la válvula se mantendrá en la que se halla
activado por última vez, sin importar que ya no esté
energizada con corriente directa.
Presionando el botón de
salida
Presionando el botón de
retroceso
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO DOS
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO DOS
Figura 15 Funcionamiento del circuito electroneumático DOS.
Seguido se conectó el tercer circuito en base al
diagrama de la figura 16. Siendo el mismo problema del
circuito electroneumático UNO y conexión sólo que
ahora anexando un enclavamiento con contactores de un
relé.
.
Figura 16 Circuito electroneumático TRES.
El funcionamiento de este nuevo circuito es
parecido al circuito hidráulico UNO, la diferencia está
en que ahora se anexó a la conexión del circuito de
mando un relé con dos contactores normalmente
abiertos. Además de un botón de paro que retorno a la
posición inicial del circuito electroneumático.
Alimentando con 24 V DC, cuando se presionaba
el botón de arranque, se cerraba la primera línea del
circuito y la corriente fluía hacia la bobina del relé,
activando este elemento y cambiando de estado a todos
los actuadores que permanecen a este dispositivo.
Entonces, se cierra el contactor normalmente abierto
(N.A.) que se conectó en paralelo al botón de arranque,
enclavando esta parte del circuito y permitiendo el flujo
de corriente siempre por esta línea sin importar que el
botón de arranque no esté presionado, puesto que por
este mismo contactor fluye la corriente eléctrica a la
bobina y los contactores mantienen esa nueva posición
mientras que la bobina del relé se encuentre alimentada.
Entonces, con la conexión de un segundo contactor
normalmente abierto que se cerró cuando se activo la
bobina, se cierra el circuito en esta nueva línea en ese
mismo instante y alimenta el selenoide de la
electroválvula, cambiando de posición y vía,
permitiendo la salida a través de ésta hacia el actuador
simple efecto y sacando el vástago de este elemento.
Era entonces, que cuando se presionaba el botón de
paro normal, se abría el circuito eléctrico en la línea de
la bobina, dejando de alimentarla y regresando a todos
los contactores a su estado de inicio, normalmente
abiertos en este caso, y aunque el selenoide memorizaba
la posición en la que se encontraba, el resorte de la
electroválvula retornaba a su posición inicial, cortando
el flujo de aire comprimido hacia el cilindro simple
efecto, y este al tener un muelle interno, el vástago
regresaba adentro de la cámara del actuador.
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Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia cuando se encontraba
alimentado todo el circuito, este simplemente abre el
circuito y deja de alimentar a todo lo demás, y debido a
los resortes o muelles de los elementos del circuito de
potencia, el vástago regresa a su posición inicial.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO TRES
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO TRES
Figura 17 Funcionamiento del circuito electroneumático TRES.
Después, se realizó el cuarto circuito hidráulico de
acuerdo al esquema de la figura 18. Siendo, igual, el
circuito electroneumático DOS ahora con enclavamiento
al igual que el circuito electroneumático TRES. Ahora
se emplearon dos relés con bobina y contactores. E
igual, tres botones para activar y desactivar el circuito de
mando.
Una vez conectados 24 Volts de corriente directa,
cuando se presionaba el botón de arranque o salida, se
cerraba el circuito y la corriente fluía por la primera
línea hacia el selenoide que activa y cambia de posición
a la válvula de control, permitiendo la salida a través de
ésta hacia la entrada del actuador doble efecto y sacando
el vástago de este elemento. Además, se alimentaba una
bobina que se encontraba conectada en paralelo con el
selenoide de salida, esta bobina al ser activada,
cambiaba de estado a sus contactores correspondientes.
Enclavando entonces el botón de arranque y permitiendo
el flujo de corriente constante por esta línea. Cuando se
dejaba de presionar el botón de salida, se abría esta línea
del circuito eléctrico, y ese selenoide mantenía la
posición en la que se había dejado la electroválvula
aunque ya no estuviera alimentada con corriente
eléctrica.
Ahora bien, cuando se presiona el botón de
retroceso, se energiza ahora esa línea y activa el segundo
selenoide, cambiando a la posición inicial de la válvula
de control y permitiendo el flujo de aire comprimido por
otra vía, enviándolo a la segunda entrada del actuador
que regresa el vástago hacia adentro de la cámara. Este
cambio de posición se podía realizar, puesto que se
dejaba de energizar la primera línea del selenoide de
salida, debido a que en la segunda línea existe otra
bobina que se alimenta al presionar el botón de
retroceso, cambiando de estado a sus contactores, y al
existir un contacto normalmente cerrado en la primera
línea, este cambia de estado y abre el circuito en esa
línea, quitando la alimentación a la primera bobina y
regresando los contactores, de esta bobina, a sus estados
iniciales. Permitiendo solo el flujo de corriente por la
segunda línea y selenoide de retroceso. Entonces, si se
deja de presionar este segundo botón, se mantiene
energizada esa línea por un segundo enclavamiento a ese
botón y se mantiene la posición del último selenoide
activado.
Figura 18 Circuito electroneumático CUATRO.
Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia, este simplemente abre el
circuito y deja de alimentar a todo lo demás, pero la
posición de la válvula se mantendrá en la que se halla
activado por última vez, sin importar que ya no esté
energizada con corriente directa.
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Presionando el botón de
salida y enclavando
Presionando el botón de
retroceso y enclavando
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO CUATRO
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO CUATRO
Figura 19 Funcionamiento del circuito electroneumático
CUATRO.
Una vez realizada esa conexión, se prosiguió
conectado el siguiente circuito electroneumático de
acuerdo al esquema de la figura 20. A esta práctica se le
llamo “pistón loco”, puesto que cuando se activará el
circuito, el vástago del actuador simple efecto saldría y
regresaría de forma consecutiva sin dejar de hacer el
ciclo hasta que se presionará un botón de paro que
regresaría al vástago a su posición inicial.
Como se observa en la figura, se utilizaron los
mismos interruptores, dos bobinas, una electroválvula
biestable (dos accionamientos por electroimán) y
sensores o interruptores de finales de carrera del
vástago.
Una vez conectados 24 Volts de corriente directa,
cuando se presionaba y soltaba el botón de arranque, se
cerraba el circuito y la corriente fluía por la primera
línea hacia una bobina, esta bobina al ser activada,
cambiaba de estado a sus contactores correspondientes.
Enclavando entonces el botón de arranque y permitiendo
el flujo de corriente constante por esta línea, además
otro contactor de esta bobina normalmente abierto,
cambiaba de estado y permitiendo el flujo también por
otra línea.
Puesto que inicialmente se encuentra el vástago
adentro, el sensor de final de carrera normalmente
abierto correspondiente se encuentra activado o cerrado,
entonces, como se conectó este sensor en la segunda
línea de alimentación recién cerrada por el contactor de
la primera bobina, el flujo de corriente directa comienza
a fluir y alimenta al selenoide que permite salir el
vástago. Ahora bien, cuando salía el vástago, el sensor
correspondiente a ese estado, regresaba a su estado
inicial, abriendo esa línea y dejando de alimentar el
selenoide correspondiente, pero entonces se activaba el
segundo sensor correspondiente a cuando el final de
carrera del vástago se encuentra afuera, entonces, al ser
este sensor normalmente abierto, se cierra cuando el
vástago sale y permite el flujo de corriente hacia el
segundo selenoide de la electroválvula, regresando el
vástago hacia adentro de la cámara, pero cuando este
regresaba, se activaba de nuevo el sensor de final de
carrera de retroceso y activaba de nuevo el selenoide de
salida del vástago de la electroválvula, este al salir
repetía la parte del ciclo que se ha estado mencionado.
Este ciclo se interrumpía cuando se presiona el
botón de paro normal, se energiza ahora esa línea y
activa la segunda bobina, cambiando de estado a su
contactor conectado en la línea de la primera bobina,
entonces esta línea se abre y los contactos de la primera
bobina regresan a su posición inicial cortando también la
línea que producía el ciclo en los selenoides. Entonces el
muelle interno del actuador regresa el vástago hacia
adentro de la cámara. Si se deja de presionar este
segundo botón, todo el circuito queda desenergizado y
se mantiene o memoriza la posición del último selenoide
activado.
Figura 20 Circuito electroneumático CINCO.
Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia, este simplemente abre el
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circuito y deja de alimentar a todo lo demás, pero la
posición de la válvula y del vástago se mantendrá en la
que se halla activado por última vez, sin importar que ya
no esté energizada con corriente directa.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO CINCO
Vástago sale
Vástago entra
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO CINCO
Figura 21 Funcionamiento del circuito electroneumático CINCO.
Seguido se conectó un nuevo circuito en base al
esquema de la figura 22. Siendo este un nuevo “pistón
loco” pero ahora utilizando un actuador de doble efecto
y con el mismo funcionamiento general del otro circuito.
Se conectó la fuente de alimentación a 24 Volts de
CD, entonces cuando se presionaba y soltaba el botón de
arranque, se cerraba el circuito y la corriente fluía por la
primera línea hacia una bobina, esta bobina al ser
activada, cambiaba de estado a sus contactores
correspondientes. Enclavando entonces el botón de
arranque y permitiendo el flujo de corriente constante
por esta línea.
Puesto que inicialmente se encuentra el vástago
adentro, el sensor de final de carrera normalmente
abierto correspondiente se encuentra activado o cerrado,
entonces, el flujo de corriente directa comienza a fluir y
alimenta al selenoide que cambia de posición a la
electroválvula y entonces permite salir el vástago. Ahora
bien, cuando salía el vástago, el sensor previamente
activado, regresaba a su estado inicial, abriendo esa
línea y dejando de alimentar el selenoide
correspondiente, pero entonces se activaba el segundo
sensor correspondiente a cuando el final de carrera del
vástago se encuentra afuera, entonces, al ser este sensor
normalmente abierto, se cierra cuando el vástago sale y
permite el flujo de corriente hacia el segundo selenoide
de la electroválvula, cambiando a la posición inicial de
esta válvula y regresando el vástago hacia adentro de la
cámara, pero cuando este regresaba, se activaba de
nuevo el sensor de final de carrera de retroceso y
activaba de nuevo el selenoide de salida del vástago de
la electroválvula, este al salir repetía la parte del ciclo
que se ha estado mencionado y todo el tiempo se cicla
esta secuencia.
Figura 22 Circuito electroneumático SEIS.
Este ciclo se interrumpía cuando se presiona el
botón de paro normal, entonces sí se presionaba se
energiza ahora esa línea y activa una segunda bobina,
cambiando de estado a su contactor conectado en la
línea que alimenta a la primera bobina, entonces esta
línea se abre y los contactos de la primera bobina
regresan a su posición inicial cortando también la línea
que producía el ciclo en los selenoides. Pero al
conectarse un contactor normalmente abierto al
10
selenoide que hace que la válvula regrese a su posición
inicial o el vástago regrese adentro de la cámara, este
contactor se cierra y permite el flujo de corriente
únicamente a este selenoide, regresando entonces todo a
la posición inicial, y al soltarse el botón de paro normal,
queda desenergizado todo el circuito electroneumático.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro normal
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO SEIS
Vástago sale
Vástago entra
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO SEIS
Figura 23 Funcionamiento del circuito electroneumático SEIS.
Después se procedió a conectar el séptimo circuito
electroneumático de acuerdo a la figura 24.
Figura 24 Circuito electroneumático SIETE.
Este nuevo circuito se diseño en base al problema
“Un actuador simple efecto activa un actuador doble
efecto, mientras el vástago del simple efecto se
encuentre afuera, el doble efecto presenta el
comportamiento del “pistón loco”. Si se introduce el
vástago del simple efecto, el doble efecto regresa a su
posición inicial”.
Se conectó la fuente de alimentación a 24 Volts de
CD, entonces cuando se presionaba y soltaba el botón de
arranque, se cerraba el circuito y la corriente fluía por la
primera línea hacia una bobina, esta bobina al ser
activada, cambiaba de estado a sus contactores
correspondientes. Enclavando entonces el botón de
arranque y permitiendo el flujo de corriente constante
por esta línea y sus paralelas, además de la línea que
activa el selenoide que cambia de posición a la
electroválvula conectada al actuador simple efecto,
cambiando su vía y permitiendo el flujo hacia el
actuador sacando el vástago.
Al conectarse sensores de finales de carrera en los
dos actuadores, entonces, cuando el vástago del simple
efecto sale, el sensor correspondiente se cierra y permite
el flujo por la línea en la que se encuentra conectada,
esta es una paralela a la primera bobina. Y de esta línea,
se derivan dos que son las que conmutarán los estados
de los sensores de final de carrera del vástago de doble
efecto y los dos selenoides de la electroválvula
correspondiente, permitiendo entonces el ciclo para que
se cumpla la función del pistón loco, antes ya explicada.
Puesto que inicialmente se encuentra el vástago del
doble efecto adentro, el sensor de final de carrera
normalmente abierto correspondiente se encuentra
activado o cerrado, entonces, el flujo de corriente directa
comienza a fluir por una de las dos líneas y alimenta al
selenoide que cambia de posición a la electroválvula y
11
entonces permite salir el vástago. Ahora bien, cuando
salía el vástago, el sensor previamente activado,
regresaba a su estado inicial, abriendo esa línea y
dejando de alimentar el selenoide correspondiente, pero
entonces se activaba el segundo sensor correspondiente
a cuando el final de carrera del vástago se encuentra
afuera, entonces, al ser este sensor normalmente abierto,
se cierra cuando el vástago sale y permite el flujo de
corriente ahora por la segunda línea y hacia el segundo
selenoide de la electroválvula, cambiando a la posición
inicial de esta válvula y regresando el vástago hacia
adentro de la cámara, pero cuando este regresaba, se
activaba de nuevo el sensor de final de carrera de
retroceso y activaba de nuevo el selenoide de salida del
vástago de la electroválvula, este al salir repetía la parte
del ciclo que se ha estado mencionado y todo el tiempo
se cicla esta secuencia.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO SIETE
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO SIETE
Figura 25 Funcionamiento del circuito electroneumático SIETE.
Este ciclo se interrumpía cuando se presiona el
botón de paro normal, entonces sí se presionaba se
energiza ahora esa línea y activa una segunda bobina,
cambiando de estado a su contactor conectado en la
línea que alimenta a la primera bobina, entonces esta
línea se abre y deja de alimentar esa bobina,
ocasionando que los contactos de la primera bobina
regresan a su posición inicial cortando entonces la línea
que producía el ciclo en los selenoides. Pero al
conectarse un contactor normalmente abierto al
selenoide que hace que la válvula regrese a su posición
inicial o el vástago regrese adentro de la cámara e
incrementando la seguridad conectado en serie el sensor
de final de carrera de retorno del actuador simple efecto,
este contactor se cierra y el interruptor del sensor
también, entonces se permite el flujo de corriente
únicamente a este selenoide, regresando entonces todo a
la posición inicial, y al soltarse el botón de paro normal,
queda desenergizado todo el circuito electroneumático.
Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia, este simplemente abre el
circuito y deja de alimentar a todo lo demás, pero la
posición de la válvula y del vástago se mantendrá en la
que se halla activado por última vez, sin importar que ya
no esté energizada con corriente directa.
En seguida, se continuó con la siguiente conexión
en base a la simulación de la figura 26. Bajo igual
funcionamiento que el circuito electroneumático, ahora
sólo intercambiando la función de los cilindros. El
cilindro doble efecto activa ahora el simple efecto y este
mantiene una conmutación constante mientras que el
doble efecto esté activo, cuando se desactiva el doble
efecto, el simple efecto regresa a su posición inicial.
Figura 26 Circuito electroneumático OCHO.
Alimentando con una fuente a 24 Volts de CD,
entonces se presionaba y soltaba el botón de arranque,
cerrando una parte del circuito y la corriente fluía por la
12
primera línea hacia una bobina, esta bobina al ser
activada, cambiaba de estado a sus contactores
correspondientes. Enclavando entonces el botón de
arranque y permitiendo el flujo de corriente constante
por esta línea y sus paralelas, además de la línea que
activa el selenoide que cambia de posición a la
electroválvula conectada al actuador doble efecto,
cambiando su vía y permitiendo el flujo hacia el
actuador sacando el vástago.
Al conectarse sensores de finales de carrera en los
dos actuadores, entonces, cuando el vástago del doble
efecto sale, el sensor correspondiente se cierra y permite
el flujo por la línea en la que se encuentra conectada,
esta es una paralela a la primera bobina. Y de esta línea,
se derivan dos que son las que conmutarán los estados
de los sensores de final de carrera del vástago de simple
efecto, el selenoide de la electroválvula correspondiente
y una bobina que desactiva la línea anterior para retornar
el vástago del actuador, permitiendo entonces el ciclo
para que se cumpla la función del pistón loco, antes ya
explicada. Puesto que inicialmente se encuentra el
vástago del simple efecto adentro, el sensor de final de
carrera normalmente abierto correspondiente se
encuentra activado o cerrado, entonces, el flujo de
corriente directa comienza a fluir por una de las dos
líneas y alimenta al selenoide que cambia de posición a
la electroválvula y entonces permite salir el vástago.
Ahora bien, cuando salía el vástago, el sensor
previamente activado, regresaba a su estado inicial,
abriendo esa línea y dejando de alimentar el selenoide
correspondiente, pero entonces se activaba el segundo
sensor correspondiente a cuando el final de carrera del
vástago se encuentra afuera, entonces, al ser este sensor
normalmente abierto, se cierra cuando el vástago sale y
permite el flujo de corriente ahora por la segunda línea y
hacia la segunda bobina, cuando esta bobina se activa,
cambia de estado el contactor conectado a la
alimentación del selenoide de la electroválvula,
impidiendo que está se alimente y regresando el vástago
hacia adentro de la cámara por el muelle interno del
actuador, pero cuando este regresaba, se activaba de
nuevo el sensor de final de carrera de retroceso y
activaba de nuevo el selenoide de salida del vástago de
la electroválvula, puesto que el contactor se vuelve a
cerrar debido a que el sensor que conecta a la segunda
bobina está abierto y ya no hay flujo hacia este elemento
del relé; al salir el vástago repetía la parte del ciclo que
se ha estado mencionado y todo el tiempo se cicla esta
secuencia.
Este ciclo se interrumpía cuando se presiona el
botón de paro normal, entonces sí se presionaba se
energiza ahora esa línea y activa una tercera bobina,
cambiando de estado a su contactor conectado en la
línea que alimenta a la primera bobina, entonces esta
línea se abre y deja de alimentar esa bobina,
ocasionando que los contactos de la primera bobina
regresan a su posición inicial cortando entonces la línea
que producía el ciclo en el actuador simple efecto, y el
simple efecto regresa a su posición inicial por la fuerza
del muelle interno a este actuador. Además, se conectó
un contactor normalmente abierto al selenoide que hace
que la válvula del actuador doble efecto regrese a su
posición inicial o el vástago regrese adentro de la
cámara, este contactor se cierra y entonces se permite el
flujo de corriente únicamente a este selenoide,
regresando entonces todo a la posición inicial, y al
soltarse el botón de paro normal, queda desenergizado
todo el circuito electroneumático.
Observación: Si se presiona el botón normalmente
cerrado de paro de emergencia, este simplemente abre el
circuito y deja de alimentar a todo lo demás, pero la
posición de la válvula y del vástago se mantendrá en la
que se halla activado por última vez, sin importar que ya
no esté energizada con corriente directa.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO OCHO
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO OCHO
Figura 27 Funcionamiento del circuito electroneumático OCHO.
Por último, se realizó la novena conexión de un
nuevo circuito electroneumático en base al diagrama de
13
la figura 28. Este circuito presentó el uso de tres
actuadores doble efecto y se debía cumplir una
secuencia, utilizando el Método Intuitivo; sin hacer uso
de los Métodos Paso a Paso o de Cascada. De
nominando a los cilindros con las letras A, B y C, la
secuencia a realizar era la siguiente:
El comportamiento de la conexión realizada de este
circuito fue el siguiente:
Se conectaron 24 V de corriente directa de una
fuente de alimentación y se presionó el botón de
arranque. Una vez presionado se energiza la primera
línea, activando la primera bobina conectada, está
bobina cambia los estados de dos contactores, el primero
enclava el arranque permitiendo siempre estar activada
esta bobina y el resto del circuito, y un contactor que
permite activar una segunda línea, en esta línea se
encuentra una segunda bobina y dos sensores de finales
de carrera de los dos estados del actuador A, como el
vástago se encuentra adentro cierra un interruptor N.A.
del sensor, permitiendo el flujo hacia el selenoide que
saca el vástago del actuador A. Al activarse la segunda
bobina, se alimenta una tercera línea y el vástago del
actuador A sale.
En la tercera línea, se encuentra una tercera bobina
y un sensor normalmente abierto de final de carrera que
se cierra cuando el vástago del actuador A sale.
Permitiendo el flujo hacia un nuevo selenoide del
actuador B, y entonces sale el vástago de este actuador.
La cuarta línea se alimenta por el cambio de estado
de un contactor de la tercera bobina, entonces, se
alimenta una cuarta bobina y un sensor normalmente
abierto de final de carrera se cierra cuando el vástago del
actuador B sale. Permitiendo el flujo hacia un nuevo
selenoide del actuador C, y entonces sale el vástago de
este actuador.
Observación 1: Es importante señalar que en un
principio estas tres líneas se mantienen activas al mismo
tiempo, por tres enclavamientos realizados por
contactores N.A. que se cierran por las bobinas que
contiene cada línea alimentada, y se van desalimentando
gradualmente según los sensores de finales de carrera se
van abriendo y cortando el flujo de corriente en cada
línea.
Una vez que los tres actuadores se mantenían
afuera y los selenoides guidaban estas posiciones; con la
cuarta bobina activada se cerró un contactor en una
quinta línea, alimentando una quinta bobina y un sensor
normalmente abierto de final de carrera que se cerró
cuando el vástago C salió. Permitiendo el flujo hacia el
otro selenoide del actuador C, y entonces entra de nuevo
el vástago de este actuador.
Una sexta línea se alimenta por el cambio de
estado de un contactor de la quinta bobina entonces, se
alimenta una sexta bobina y un sensor normalmente
abierto de final de carrera se cierra cuando el vástago del
actuador C entra. Permitiendo el flujo hacia el otro
selenoide del actuador B, y entonces entra el vástago de
este actuador.
Al activarse la quinta bobina, se alimenta la última
séptima línea debido al cambio de estado de un
contactor de la sexta bobina, y se alimenta entonces una
séptima bobina y un sensor normalmente abierto de final
de carrera que se cierra cuando el vástago del actuador B
entra. Permitiendo el flujo hacia el otro selenoide del
actuado A, y entonces entra el vástago de este actuador.
Observación 2: Es importante señalar que en un
principio estas otras tres líneas se mantienen activas al
mismo tiempo, por tres enclavamientos realizados por
contactores N.A. que se cierran por las bobinas que
contiene cada línea alimentada, y se van desalimentando
gradualmente según los sensores de finales de carrera se
van abriendo y cortando el flujo de corriente en cada
línea.
Figura 28 Circuito electroneumático NUEVE.
Ahora bien, entre cada línea existe otro sensor de
final de carrera con la posición opuesta al paso que va a
14
realizar esa línea en los actuadores, y esto permite que el
ciclo de la secuencia se repita cada que el cilindro A
retorne su vástago adentro de la cámara del actuador.
Presionando el botón de
arranque y enclavando
Presionando el botón de
paro
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO NUEVE
CONEXIÓN FÍSICA DEL CIRCUITO
ELECTRONEUMÁTICO NUEVE
Presionando el botón de arranque y enclavando
Presionando el botón de paro
Figura 29 Funcionamiento del circuito electroneumático NUEVE.
Para detener la secuencia y que todos los cilindros
regresen a su posición inicial al mismo tiempo, se
conectó un interruptor normalmente abierto, cuando este
se presionaba, activaba una última bobina, que cerraba
tres actuadores normalmente abiertos que se conectaron
directamente a los tres selenoides correspondientes a
cada actuador que cuando se activan permiten el cambio
de posición de los electroválvulas a la posición donde el
flujo de aire comprimido va hacia las entradas de los
actuadores que retornan los vástagos hacia adentro.
Cuando se suelta este botón, todo el circuito en general
queda desenergizado.
Observación 3: Si se presiona el botón
normalmente cerrado de paro de emergencia, este
simplemente abre el circuito y deja de alimentar a todo
lo demás, pero la posición de la válvula y del vástago se
mantendrá en la que se halla activado por última vez, sin
importar que ya no esté energizada con corriente directa.
6. CONCLUSIONES.
Anguiano García, Rubén.
Barragán Sandoval, Ramiro.
Centeno Alcaraz, Jaime Alberto.
Salazar Alcaraz, Jorge.
Vivanco Toledo, Manuel.
7. REFERENCIAS
[1] Guillén Salvador, Antonio. Introducción a la
neumática. España. Ed. Marcombo, 1988. ISBN: 84-
267-0692-4.
[2] Valentín Labarta, José Luis. Introducción a los
circuitos neumáticos. España. Ed. Donostiarra, 2012.
ISBN: 84-706-3460-7.
[3] Centro de Automatización Industrial. Manual de
estudio: Introducción a la electroneumática. Editor
Convenio SENA – FESTO Didactic, 1990. ISBN: 38-
127-0877-9.
[4] Lladonosa Giró, Vicente; Gea Puertas, José Manuel.
Circuitos básicos de ciclos neumáticos y
electroneumáticos. España. Ed. Marcombo, 1998. ISBN:
84-267-1154-5.
15
8. ANEXOS
Simbología utilizada en esta práctica.
Símbolo Nombre de símbolo en
América
Contactor normalmente
cerrado
Contactor normalmente
abierto
Interruptor o botón
normalmente abierto
Interruptor o botón
normalmente cerrado
Fuente de alimentación,
positivo.
Fuente de alimentación,
negativo o tierra.
Bobina de control
Selenoide
Electroválvula biestable
Regla de final de carrera
Sensor mecánico o
interruptor de final de
carrera
Actuador doble efecto
Actuador simple efecto
Fuente de alimentación de
aire comprimido
9. AUTORES
RUBÉN ANGUIANO GARCÍA
Técnico en Electrónica,
egresado del CBTis No. 226 de
Ciudad Guzmán, Jalisco.
Actualmente estudiante de 6°
semestre de Ingeniería en
Mecatrónica en el Instituto
Tecnológico de Colima de Villa
de Álvarez, Colima.
BARRAGÁN SANDOVAL RAMIRO
Cursó la Secundaria Campo
Verde de Tecomán, Colima.
Técnico en Dibujo, egresado del
Bachillerato Técnico No. 20 de
Tecomán, Colima. Actualmente
estudiante de 6° semestre de
Ingeniería en Mecatrónica en el
Instituto Tecnológico de Colima
de Villa de Álvarez, Colima.
JAIME ALBERTO CENTENO ALCARAZ
Egresado del Bachillerato
Técnico No. 4 de la Universidad
de Colima, del área general, de
Villa de Álvarez, Colima.
Actualmente estudiante de 6°
semestre de Ingeniería
Mecatrónica en el Instituto
Tecnológico de Colima de Villa
de Álvarez, Colima.
JORGE SALAZAR ALCARAZ
Cursó la Secundaria Valentín
Gómez Farías de El Trapiche,
Cuauhtémoc, Colima. Egresado
del Bachillerato Técnico No. 2
de la Universidad de Colima,
del área general, de Colima,
Colima. Actualmente estudiante
de 6° semestre de la carrera de
Ingeniería Mecatrónica en el Instituto Tecnológico de
Colima de Villa de Álvarez, Colima.
MANUEL VIVANCO TOLEDO
Egresado de la Preparatoria No.
5 de la Universidad Autónoma
de Nayarit de Tuxpan, Nayarit.
Curso los dos primeros
semestres de Ingeniería en
Mecatrónica en el Instituto
Tecnológico de Tepic de Tepic,
Nayarit. Actualmente estudiante
de 6° semestre de Ingeniería en Mecatrónica en el
Instituto Tecnológico de Colima de Villa de Álvarez,
Colima.