martes, 1 de marzo de 2016
miércoles, 6 de noviembre de 2013
UNIDAD 5 "APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA-ELECTRÓNICA E HIDRÁULICA-ELECTRÓNICA"
Unidad
5 "Aplicaciones de la Neumática-Electrónica e Hidráulica-Electrónica."
5.1
Automatización de sistemas neumáticos e hidráulicos.
Introducción:
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:
·
Parte de mando.
·
Parte operativa
La Parte de Mando
suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace
bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o
módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación
automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe
ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.
La
automatización de los sistemas neumáticos e hidráulicos se realiza en base a
equipos modernos que constan de un dispositivo
electrónico que puede ser programado
por el usuario y se utiliza en la industria para resolver problemas
de secuencias en la maquinaria o procesos, ahorrando costos en
mantenimiento y
aumentando la confiabilidad
de los equipos.
Ø
Sistemas PLC
PLC:
máquina electrónica programable por personal no informático, destinada a
cumplir en un ambiente industrial y en tiempo real funciones de automatismos
lógicos, combinatorios y secuenciales.
Se trata de
un sistema modular, con una CPU y terminales de entrada/ salida.
§
Diagrama de bloques:
§
Ciclo de control/tratamiento PLC:
- Leer entradas
- Calcula salidas
- Escribir salidas
Ø
Sistemas de Automatización Neumática
Mecanismos Habituales:
Compresores, electroválvulas, émbolos etc. Ejemplos: Frenos de Ferrocarriles,
máquinas de disparo neumático etc.
Ø
Sistemas de Automatización Hidráulica: Presenta características muy
similares a los mecanismos neumáticos, solo que el mando hidráulico tiene un
tiempo de respuesta inferior al mando neumático. Ejemplos: dirección de
automóvil, prensas hidráulicas....
5.1.1
Operaciones básicas de programación de PLC.
·
Operaciones Lógicas.
Las
operaciones lógicas más utilizadas son: AND, OR, NOT, EXOR.
A continuación
se presentan las tablas de verdad que las definen. Los programadores de PLC
tienen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista una
diversidad de lenguajes. Los programadores de aplicaciones familiarizados con
el área industrial prefieren lenguajes visuales, por su parte quienes
tienen formación en electrónica o informática optan inicialmente por los
lenguajes escritos.
AND – Conjunción.
La operación lógica AND
-conjunción- entrega como resultado V si todas las entradas
son V. Esta se aplica en situaciones en las que se requiere realizar una acción si y sólo sí se cumplen un determinado número de
condiciones. En lenguaje
de contactos se realiza disponiendo los contactos en serie.
Ejemplo: En el circuito se activa Q1.2 cuando I1.0, I1.1 e
I1.2 son verdaderas. De hecho, el PLC
evalúa la rama ejecutando la operación lógica Q1.2 = I1.0 AND I1.1 AND I1.2.
OR - Disyunción.
La operación lógica OR
-disyunción - entrega como resultado V siempre que alguna de las entradas sea V, lo que
se logra poniendo los contactos en paralelo.
Ejemplo: En el circuito se activa Q1.3 si alguna de las
entradas I1.0 o I1.1 se activa. La operación
lógica es Q1.3 = I1.0 OR I1.1.
NOT -
Inversión.
La operación lógica NOT – inversión- entrega como resultado el estado
contrario al presente en la entrada, esto se logra con el uso de Contactos Normal
Cerrado.
Ejemplo: Función y operación realizada es Q1.0 = NOT I1.0.
EXOR - OR –
Exclusiva.
La
EXOR - OR -exclusiva- es V si alguna de las entradas, pero nunca ambas, es V
también; se puede decir que es V si y sólo si las entradas son distintas. Analicemos
detenidamente el circuito que la realiza.
Ejemplo: Para realizar la operación Q1.0 = I1.0 EXOR I1.1,
se debe efectuar una combinación
de operaciones AND y OR: Q1.0 = ((I1.0 AND (NOT I1.1)) OR ((NOTI1.0) AND I1.1)).En el lenguaje de contactos es
frecuente aquel caso en el cual las operaciones lógicas deben resolverse a partir de
contactos normal abierto y normal
cerrado.
·
Operaciones aritméticas
Las
operaciones aritméticas en KOP se realizan entre Enteros (16 bits) y Reales
(32bits).
Estas
operaciones se llevarán a cabo en el módulo de operación aritmética
correspondiente cuando se active la entrada de activación EN.
Las
operaciones aritméticas con reales son iguales cambiando la I por R.
Otras
operaciones aritméticas muy útiles en KOP son el incremento y el decremento que
nos permiten aumentar o disminuir una variable en una unidad cuando la entrada
de activación este activa, y el resultado saldrá a una variable resultado.
Estas
operaciones pueden aplicarse a variables tipo Byte, Entero y Doble Entero.
5.1.2 Programación de PLC.
La programación de un PLC se
realiza mediante periféricos del autómata, como pueden ser un PC, una consola
de programación, un grabador EPROM, etc. El programa que más se ha utilizado
hasta ahora ha sido el SYSWIN en sus diferentes versiones, pero se están
empezando a utilizar nuevos programas más completos, como el
CX-PROGRAMMER.
·
Instrucciones
de diagrama de relés.
Vamos
a referenciar las instrucciones por sus nemónicos. La mayoría de las
instrucciones tienen asociados uno ó más operandos que indican ó suministran
los datos sobre los que se ha de ejecutar cada instrucción, Estos suelen ser
direcciones de canales o valores constantes, toda instrucción necesita uno o
más canales de memoria.
La
mayoría de las instrucciones están disponibles en forma diferenciada y en forma
no diferenciada, distinguiéndose las primeras por un símbolo de arroba (@)
delante del nemónico de la instrucción. Una instrucción no diferenciada se
ejecuta cada vez que es escaneada siempre que su condición de ejecución sea ON,
mientras que una instrucción diferenciada se ejecuta sólo una vez después de
que su condición de ejecución pase de OFF a ON. Si la condición de ejecución no
ha cambiado o ha cambiado de ON a OFF desde la última vez que fue
escaneada la instrucción, ésta no se ejecutará.
Estas
seis instrucciones básicas corresponden a las condiciones de ejecución en un
diagrama de relés. Cada una de esta instrucciones y cada dirección de bit se
puede utilizar tantas veces como sea necesario, no existe un número limitado ni
restricciones en el orden en el que se deben utilizar mientras no se exceda la
capacidad del PLC. Las combinaciones de estas condiciones determinan la
ejecución o no de las siguientes instrucciones:
OUT y
OUT NOT se utilizan para controlar el estado del bit designado de acuerdo con
la condición de ejecución. OUT pone a ON el bit designado A para una condición
de ejecución ON y lo pone a OFF para una condición de ejecución OFF. OUT NOT
pone a ON el bit designado para una condición de ejecución OFF y lo pone a OFF
para una condición de ejecución ON.
SET pone
el bit operando a ON cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al
estado del bit operando cuando la condición es OFF. RESET pone a OFF el bit
operando cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit
operando cuando la ejecución es OFF.
DIFU y
DIFD se utilizan para poner a ON el bit designado durante sólo un ciclo de
scan. Estas instrucciones se utilizan cuando no hay disponibles instrucciones
diferenciadas y se desea la ejecución de una instrucción sólo en un scan. (El
programa se ejecuta continuamente ya que es cíclico. Un scan es una sola pasada
a ese programa). Son útiles a la hora de simplificar la programación. Llevan un
contacto asociado que se pone a ON durante solo un scan.
IL
se utiliza siempre junto a ILC para crear enclavamientos en el programa. Si la
condición de ejecución de IL es ON el programa se ejecutará como está escrito,
con una condición de ejecución ON para cada instrucción que haya entre IL e
ILC. Si la condición de ejecución de IL es OFF no se ejecutarán las
instrucciones que hay entre IL e ILC.
El rango
de V es de 000.0 a 999.9, sin escribir el punto decimal y N define el número de
contador. Un temporizador se activa cuando su condición de ejecución se pone a
ON y se resetea de nuevo al valor V cuando la condición de ejecución se pone a
OFF. Existe un contacto asociado que se pone a ON cuando el temporizador
termina la cuenta y este contacto asociado será condición de ejecución de
cualquier otra instrucción. Los temporizadores se resetean cuando están
enclavados entre IL e ILC.
CNT se
utiliza para descontar a partir del valor V cuando su condición de ejecución
pasa de ON a OFF. Se resetea cuando su contacto de reset se pone a ON. También
tiene un contacto asociado que se pone a ON cuando el contador termina de
contar el valor V que sirve de condición de ejecución para cualquier otra
instrucción. Los contadores no se resetean cuando se encuentran enclavados
entre IL e ILC.
Estas
son las llamadas instrucciones de transferencia de datos más importantes:
MOV
copia el contenido del canal S al canal D cuando su condición de ejecución es
ON. S puede ser un canal ó un direccionamiento inmediato ( un valor
precedido del símbolo # ).
XFER
copia los contenidos de los canales S, S+1, S+2,..., S+N a los canales D, D+1,
D+2,..., D+N. N tiene que estar en código BCD.
BSET
copia el contenido del canal S a todos los canales existentes entre St y E. S
también puede ser un direccionamiento inmediato.
XCHG
intercambia el contenido de los canales S y T.
Consultas:
lunes, 30 de septiembre de 2013
UNIDAD
DE CONTROL HIDRONEUMATICO
Un tanque
hidroneumático contiene aire y agua bajo presión. No tiene vejiga y el aire
tiene contacto directo con el agua. El aire comprimido sirve como un cojín para
ejercitar o absorber presión. Este tipo de tanque sirve tres funciones principales:
1.
Entregar el agua según un rango de presión seleccionada para que la bomba de
agua no corre sin parar.
2.
Prevenir que una bomba no empieza de nuevo cada vez que el sistema de
distribución haga una pedida menor de agua.
3.
Reducir al mínimo los golpes de ariete.
Bombas
para pozos y bombas de refuerzo trabajan en función con los tanques de
Presión
para mantener una variación de presión consistente en el sistema. El tanque de
presión mantiene el rango de ciclo de bombeo requerido para evitar que se
sobrecaliente el motor de la bomba y produce una falla prematura del motor.
Los
tanques hidroneumáticos funcionan mejor con un colchón de aire de ¼ a ½ la
capacidad del tanque. Este colchón disminuye mientras el agua absorbe aire y el
tanque pierde su capacidad de presurizar el sistema. Para evitar que pierda su
capacidad de presurizar el sistema, debe haber un sistema automático para
rellenar el volumen de aire. La adición de aire de forma manual no es la mejor
manera para asegurar el funcionamiento proprio a largo plazo (Vea página 2 para
Ejemplos
de cómo agregar aire). Cuando el ciclo del motor se enciende y apaga con demasiada
frecuencia (más de 6 veces en una hora), el tanque de presión se ha vuelto
anegado. Esto resulta en:
•Mayores
costos de energía. Hace falta mucha electricidad para encender un motor de
bomba y sostenerlo funcionando a toda velocidad.
•Ineficiencia.
Mientras más profundo el pozo, más tiempo tarda la bomba en transportar el agua
arriba y afuera del sistema. Una bomba de pozo puede ciclar tanto que solamente
una pequeña cantidad de agua llegará al sistema antes de apagar otra vez.
•La falla
de equipo. El encender y apagar con frecuencia puede sobrecalentar la bomba y
resultar en la falla prematura del motor.
CONVERTIDOR HIDRONEUMATICO
Un hidroneumático es un
convertidor, su función es convertir la energía hidráulica en neumática o
viceversa, este se compone de un cilindro hidráulico y otro neumático unidos
solidariamente entre si, en síntesis este elemento convierte fuerza neumática
en hidráulica
Los Equipos Hidroneumáticos
Residenciales (Para Casa) Sirven Para: Aumentar la presión en su regadera al
momento de bañarse o en la llave de su fregadero al momento de lavar los
trastes. Aumentar la presión del agua que alimenta sus aparatos
electrodomésticos como lavadoras o lava vajillas, permitiendo que se llenen más
rápido y que enjuaguen la ropa o los trastes con mayor presión.
Pueden utilizarse en: Casas,
Residencias, Conjuntos Habitacionales o para Riego por Aspersión (La Manguera
de su Jardín), por dar algunos ejemplos.
Los Equipos Hidroneumáticos
Para Aplicaciones Comerciales Sirven Para: Aumentar la presión en tramos de
tuberías muy largos como por ejemplo en centros comerciales, hospitales o
edificios de oficinas; permitiendo que hay una presión uniforme y constante en
todas las llaves de agua del edificio o instalaciones. Aumentar la presión en
cafeterías o restaurantes para que funcionen con mayor eficiencia las cafeteras
o lavadoras de trastes industriales, por mencionar algunas aplicaciones.
Estos hidroneumáticos pueden
utilizarse para: Restaurantes, Cafeterías, Escuelas, Edificios, Gimnasios,
Centros Comerciales, por dar algunos ejemplos.
Los Equipos Hidroneumáticos
Para Aplicaciones Industriales Sirven Para: Aumentar la presión en líneas hidráulicas
que alimentan equipos de producción que requieren una presión específica para
poder funcionar correctamente. Para aumentar la presión en las redes
hidráulicas de protección contra incendios, Para aumentar la presión y poder
trasladar el agua con mayor eficacia de un punto a otro en una planta
industrial Para equipos de aire acondicionado y muchas aplicaciones más.
Pueden
utilizarse en: Hospitales, Hoteles, Moteles, Plantas Industriales, Fábricas,
Bodegas o Almacenes entre otras aplicaciones.
SINCRONIZACIÓN ENTRE DOS
CILINDROS
Son
muchas las ocasiones en las que es necesario el movimiento sincronizado de
varios cilindros hidráulicos. Se entiende por movimiento sincronizado que ambos
actuadores hidráulicos comiencen a moverse y se detengan exactamente en el
mismo instante y que, además, lo hagan con la misma velocidad lineal. Las
aplicaciones de esta técnica son múltiples, la encontramos sobre aquellos
mecanismos que son accionados por más de un actuador hidráulico. Como ejemplo
podemos mencionar prensas, cizallas, movimiento de plataformas, movimiento de
palas en maquinaria móvil, movimiento de cubiertas retráctiles, etc. Por su
parte, en la industria papelera encontramos este tipo de movimientos
sincronizados a la hora de accionar compuertas, movimientos de rodillos en la
sección de formación, cajas de aspiración de zona húmeda, manejo de mandriles
en la enrolladora, etc.
Existen diversas
alternativas a la hora de diseñar un sistema hidráulico accionado por un
movimiento sincronizado. Principalmente debemos pensar en el tipo de aplicación
y en el grado de precisión que necesitamos. No es lo mismo tratar de
sincronizar los actuadores hidráulicos para la apertura de una compuerta de 8 m
de longitud que, por ejemplo, los diversos cilindros hidráulicos de la cubierta
de un polideportivo de 110 m de largo. Dependerá del grado de exactitud que
necesita el mecanismo para proporcionar un movimiento suave y, por supuesto,
del grado de precisión en la alineación del mecanismo. Habrá ocasiones simples
en las que el movimiento sincronizado se obtendrá implementando un sistema mecánico
como pueda ser un eje de giro rígido que, uniendo dos palancas, proporcionará
el movimiento sincronizado de ambas. En este caso el grado de precisión y
exactitud del movimiento depende de la rigidez mecánica que queramos emplear.
En otras ocasiones se podrá emplear el conexionado en serie o en paralelo de
los actuadores hidráulicos junto con reguladores de caudal que proporcionen el
sincronismo deseado, en este caso el grado de precisión es muy bajo. Vamos a
ver, en esta ocasión, el empleo de los llamados divisores rotativos de caudal.
Estos dispositivos hidráulicos dividen, de forma proporcional, un caudal
procedente de nuestra central hidráulica en dos o más caudales de trabajo que
serán empleados para el accionamiento de dos o más actuadores hidráulicos. El
grado de precisión dependerá de la forma constructiva pudiéndose alcanzar
valores de hasta ±0,5%. Os muestro dos ejemplos, en cada uno de ellos se emplea
un tipo distinto de divisor de caudal en función de la precisión necesaria del
mecanismo accionado.
Existen varias formas de hacerlo dependiendo de la precisión
que se requiera.
En un primer caso se pueden nivelar resistencias R1+R2=R3+R4 en donde R1 y R3 son las resistencias en los cilindros hidráulicos y R2 con R4 son resistencias variables como controles de flujo que se deben colocar a la entrada de cada actuador y si el conjunto esta quiado mecánicamente y la resistencia no está cambiando esta puede ser una alternativa.
Aunque la utilización de dos motores hidráulicos unidos mecánicamente son una solución más efectiva, también podemos considerar la conexión en serie de los dos actuadores.
En un primer caso se pueden nivelar resistencias R1+R2=R3+R4 en donde R1 y R3 son las resistencias en los cilindros hidráulicos y R2 con R4 son resistencias variables como controles de flujo que se deben colocar a la entrada de cada actuador y si el conjunto esta quiado mecánicamente y la resistencia no está cambiando esta puede ser una alternativa.
Aunque la utilización de dos motores hidráulicos unidos mecánicamente son una solución más efectiva, también podemos considerar la conexión en serie de los dos actuadores.
domingo, 29 de septiembre de 2013
Unidad 4 Circuitos Hidráulicos y Electrohidráulicos.
Unidad 4 "
Circuitos hidráulicos y electrohidráulicos."
4.1
Desarrollo de circuitos típicos hidráulicos.
Una de las necesidades de
los diferentes procesos tanto en la mediana o pequeña industria es la
automatización de los mismos en los que requieren de diferentes forma de
realizarlos dando paso al uso de distintos accesorios y elementos fundamentales
para poder hacerlos realidad a continuación se presentaran ejemplos en los que
se enumeran algunos y además se verá su funcionamiento.
Ejemplo:
1.- Descripción.
Se
necesita un proceso automático de dos cilindros de doble efecto donde su
funcionamiento sea de forma secuencial, donde se requiere también válvulas anti
retorno pilotada para asegurar el regreso de los actuadores y además la
seguridad de que como se trabaja con fuerza no exista mayor peligro para las
personas que estén utilizando este proceso, presentando principalmente el
diseño así como su respectiva simulación para su previa verificación dando paso
luego a su instalación o construcción.
2.- Diseño (hidráulico).
3.- Diseño (Eléctrico).
4.-Elementos
utilizados.
Depósito o Tanque.
La función natural de un
tanque hidráulico es:
·
Contener o almacenar el
fluido de un sistema hidráulico
·
Evacuar el calor
·
Sedimentación
·
Separación del aire
·
Separación del agua
Cuando el fluido regresa
al tanque, una placa deflectora bloquea el fluido de retorno para impedir
su llegada directamente a la línea de succión. Así se produce una zona
tranquila, la cual permite sedimentarse a las partículas grandes de suciedad,
que el aire alcance la superficie del fluido y da oportunidad de que el calor
se disipe hacia las paredes del tanque.
La
desviación del fluido es un aspecto muy importante en la adecuada operación del
tanque. Por esta razón, todas las líneas que regresan fluido al tanque deben
colocarse por debajo del nivel del fluido y en el lado de la placa deflectora
opuesto al de la línea de succión.
Tapa de llenado -
Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar y añadir
aceite al tanque. En los tanques presurizados la tapa de llenado mantiene
hermético el sistema. Mirilla - Permite revisar el nivel de aceite del tanque
hidráulico. El nivel de aceite debe revisarse cuando el aceite está frío. Si el
aceite está en un nivel a mitad de la mirilla, indica que el nivel de aceite es
correcto. Tuberías de suministro y retorno - La tubería de suministro permite
que el aceite fluya del tanque al sistema. La tubería de retorno permite que el
aceite fluya del sistema al tanque. Drenaje - Ubicado en el punto más bajo del
tanque, el drenaje permite sacar el aceite en la operación de cambio de aceite.
El drenaje también permite retirar del aceite contaminante como el agua y
sedimentos.
4.2
Desarrollo típicos de circuitos electrohidráulicos.
Los circuitos
electrohidráulicos permiten darnos cuenta de las múltiples posibilidades
que se alcanzan con su utilización y puede ser un punto de partida para
comprender las maquinas más complicadas.
Estas
máquinas pueden utilizar distintos tipos de aceites para trabajar, entre ellos
destacan tres tipos, mezclas de aceites minerales, mezclas de agua-aceites y
aceites sintéticos, además, estos tienen una doble función, aparte de generar
potencia, también funcionan como lubricantes.
- Electrohidráulica
Un sistema
electrohidráulico es un conjunto de elementos que, dispuestos en forma
adecuada y conveniente, producen energía electrohidráulica partiendo de otra
fuente, que normalmente es electromecánica (motor eléctrico) o termo mecánica
(motor de combustión interna).
La energía entregada por
los medios mencionados es receptada por los elementos del sistema, conducida,
controlada y por ultimo transformada en energía mecánica por los actuadores.
El fluido transmisor de
esta energía es principalmente aceite, evidentemente no cualquier aceite. Ya
que debe poseer algunas características particulares.
La energía
electrohidráulica se genera de la siguiente manera.
Se recibe energía
electromecánica a través de la bomba de instalación. Esta la impulsa
obligándola a pasar por el circuito, hasta llegar a los puntos de utilización.
Hasta los actuadores encargados de transformar dicha energía en mecánica
podemos evidenciar tres grupos perfectamente localizados, a detallar:
- Sistema de impulsión y bombeo.
Sistema intermedio
compuesto por elementos de control, comando y conexiones
Actuadores
y consumidores.
Electroválvulas:
La válvula de solenoide eléctrica
funciona al suministrar corriente eléctrica al imán de la bobina, el campo magnético
mueve el cuerpo de cilindro deslizante de la válvula, el cual dirige el aceite.
Cabe
recordar que la única diferencia entre una válvula hidráulica/eléctrica y una válvula
hidráulica ordinaria es la forma en que se mueve el cuerpo de cilindro
Se les llama solenoides
por ser accionadas por corriente continua, cuando son accionadas por corriente
alterna se les llama electroimanes.
Las válvulas solenoides
siempre se representan en los esquemas de circuitería con el conexionado
correspondiente a su posición desenergizada.
Circuitos Electrohidráulicos:
Para el diseño de un circuito
es imprescindible el conocimiento exacto de las necesidades y trabajos a
realizar por los elementos accionadores (velocidades, fuerzas, tiempos, ciclos,
etc.) así como las limitaciones (espacio, potencia disponible, tipo de energía,
etc.) con los datos del diseño. Y con la ayuda de los símbolos, se hace un
croquis en el que se dibujan los elementos accionadores y los impulsores,
a continuación se elabora una secuencia de los movimientos y trabajos a
realizar.
Estos movimientos y
trabajos o fases del ciclo ayudaran a definir los componentes de regulación y
control que se han de intercalar entre el accionador final y el elemento
impulsor. Finalmente se añaden al croquis los accesorios del sistema.
Una
vez realizado el croquis del circuito, se enumeran los componentes, y en una relación
aparte se les da el nombre y apellido: lo que en el croquis era una bomba debe
definirse y concretarse en tipo, velocidad de funcionamiento, presión de
trabajo, etc. El cilindro debe definirse en función de su longitud de carrera, áreas,
diámetro del vástago, etc. Y así se hará con cada uno de los componentes (tipo
de conexión y montaje, escala de los indicadores, tipo de fluido, etc.)
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