En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía
neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando.
Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están
constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos
El conjunto de elementos que debemos de introducir para lograr el accionamiento de los actuadores neumáticos son básicamente:
* Elementos de retención
* Interruptores mecánicos de final de carrera. * Relevadores.
* Válvulas electroneumáticas
Son empleados, generalmente, para generar la señal de inicio del sistema, o en su defecto, para realizar paros, ya sea de emergencia o sólo momentáneos. El dispositivo más común es el botón pulsador.
Elemento pulsador
Elemento de conmutación
Estos interruptores son empleados, generalmente, para detectar la presencia o ausencia de algún elemento, por medio del contacto mecánico entre el interruptor y el elemento a ser detectado.
Dispositivo mecánico de activación
Interruptor final de carrera, normalmente abierto. Contactos
Interruptores mecánicos de final de
carrera
Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y de una serie de contactos que se encuentran normalmente abiertos o ce rrados. El principio del funcionamiento es el de hacer pasar
corriente por una bobina generando un campo magnético que atrae a un inducido, y éste a su vez, hace conmutar los contactos de salida. Son Ampliamente utilizados para regular secuencias lógicas en donde intervienen cargas de alta impedancia y para energizar sistemas de alta potencia.
Alimentación
Salida de servicio
Entrada Contacto
En la figura se observa el principio del funcionamiento del relevador como un simple contacto. Cuando se recibe una señal de entrada, la bobina genera un campo magnético provocando el cierre del contacto. A la salida del servicio se conecta la carga a ser activada. En la siguiente figura se observa un relevador comercial que ofrece más de una salida, todas a la vez, siendo algunas de ellas normalmente cerradas.
Resorte de reposición
Bobina
Aislamiento
Contacto Núcleo
La representación simbólica de un relevador es la siuiente: 13 23 33 43 14 24 34 44 K1 A1 A2
K1 identifica al relevador número uno.
A1 y A2 identifican a las terminales del relevador.
La numeración identifica a la primer cifra con la cantidad de contactos, mientras que la segunda cifra (3 y 4) indican que se trata de contactos normalmente abiertos. Para contactos normal mente cerrados se emplean en las segundas cifras los números 1 y 2, respectivamente.
Para el caso de relevadores que emplean contactos tanto normalmente abiertos como cerrados, tenemos la siguiente representación 13 23 33 43 31 41 K1 A1 A2
Relevadores
El dispositivo medular en un circuito electroneumático, es la válvula electroneumática. Esta válvula realiza la conversión de energía
eléctrica, proveniente de los relevadores a energía neumática, transmitida a los actuadores o a alguna otra válvula neumática. Esencialmente, consisten de una válvula neumática a la cual se le adhiere una bobina sobre la cual se hace pasar una corriente para
generar un campo magnético que, finalmente, generará la conmutación en la corredera interna de la válvula, generando así el cambio de
estado de trabajo de la misma, modificando las líneas de servicio.
La representación de una válvula electroneumática 3/2 de regreso por resorte, es como lo muestra la figura:
P R A
Bobina
Considérese el caso de controlar la entrada y salida del vástago de un cilindro neumático empleando válvulas electroneumáticas. La propuesta de solución, necesariamente deberá de incluir
relevadores, válvulas electroneumáticas, botones de salida y de regreso, y por supuesto, el actuador.
El circuito neumático de solución se muestra en el diagrama siguiente.
El diagrama eléctrico sería el siguiente. B1 B2 K1 K2 K1 K2 Y1 Y2 +
-Circuito electroneumático
El diagrama eléctrico anterior se puede entender de la siguiente manera: El botón pulsador B2 se activa provocando que el circuito se cierre a través de K2, la bobina del primer relevador. Como
consecuencia de esto, el contacto K2 se cierra, por lo cual
la bobina Y2 de la válvula electroneumática se energiza, manteni endose activo el estado derecho, por lo cual se permite la entrada de aire a presión hasta el cilindro, manteniendo retraído el vástago.
Si se desea extender el vástago del cilindro será necesario oprimir
Obsérvese en el circuito eléctrico de solución lo siguiente: Las bobinas de las válvulas elecroneumáticas se mantienen
activas solamente durante el instante de pulsación de los botones. Esto podría resultar desventajoso y hasta cierto punto peligroso en algunas situaciones especiales.
Para resolver esto, se emplean los circuitos denominados”circuitos de autoretención”.
El esquema de los circuitos se muestra enseguida.
Marcha Paro K1 K1 Y Marcha Paro K1 K1 Y
Circuitos de autoretención
Cuando el botón de marcha es pulsado, la bobina Y se mantiene activada en ambos circuitos hasta que el botón de para haya sido pulsado.
La diferencia en los circuitos se puede apreciar de la siguiente manera. Suponga que le botón de para está desactivado. Si en el circuito de activación prioritaria se oprime el botón de marcha,
la bobina Y queda activada pero no se retiene, a menos que el pulsa dor se mantenga oprimido. En cambio, en el circuito de desactivación prioritario, será imposible cerrar el circuito ya que el botón de
para se encuentra abierto y por lo tanto Y nunca se energizará.
Construir el diagrama neumático y eléctrico para el problema anterior considerando los siguientes contextos:
a) Empleando sensores de final de carrera para garantizar los estados del actuador. El circuito será sin autoretención.
b) El circuito será con autoretención. Se pueden emplear sensores, si es necesario.
En la actualidad, en las medianas y grandes empresas de producción, se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear elevadas cantidades de energía. El empleo de la energía hidráulica
se hace presente en este momento. Máquinas de producción y montaje; equipos de elevación; prensas; máquinas de moldeo; grúas, entre
otros, son áreas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones que tanto la energía neumática como eléctrica no son apropiadas
ya sea por razones económicas o por las magnitudes delos esfuerzos requeridos.
Esencialmente hablando, la diferencia que existe en el área de diseño de circuitos es poca entre la neumática y la hidráulica.
La robustez de los elementos hidráulicos, como es de suponerse, es mayor que en los neumáticos.
Dispositivos de seguridad y el empleo de bombas en vez de com-presores son algunas de esas diferencias. Por lo mismo, no existe mayor dificultad para pasar de manera inmediata a la solución de problemas simples en el área de la electrohidráulica.
Ejemplo. Un cilindro hidráulico debe de moverse para trasladar la carga que soltará un montacargas. El montacargas dejará las cajas sobre la plataforma del cilindro a la altura del segundo piso, e inmediatamente después el cilindro deberá de comenzar a despla zarse hacia abajo para posicionar la carga en el primer piso.
Debe de considerarse, a manera de seguridad, que el cilindro pueda ser detenido en puntos intermedios de su recorrido.
Considérese la utilización de sensores, si es posible.
El planteamiento de la solución se debe de dar desde el punto de vista de la electrohidráulica.
Ver figura.
