View
89
Download
3
Category
Tags:
Preview:
DESCRIPTION
Neumatica
Citation preview
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
NEUMATICA
CONCEPTOS, AUTOMATISMOS Y APLICACIONES
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
1. CONCEPTO DE NEUMATICA
Se define la neumática como la técnica de aplicación y utilización racional del aire comprimido.
2. VENTAJAS DEL AIRE COMPRIMIDO
Elasticidad, puesto que puede ser almacenada en recipientes.No posee características explosivas.La velocidad de los actuadores es elevada.Los cambios de temperatura no alteran sus prestaciones.Es una tecnología limpia (desde el punto de vista microscópico)Su coste no es elevado.Simplifica enormemente la mecánica.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
3. SISTEMA NEUMATICO BÁSICO
Producción y distribución del aire
1. Compresor, 2. Motor eléctrico, 3. Presostato, 4. Válvula anti-retorno, 5. Tanque, 6. Manómetro, 7. Purga automática, 8. Válvula de seguridad, 9. Secador de aire refrigerado, 10. Filtro de línea.
Consumo del aire o utilización.
1. Purga de aire, 2. Purga automática, 3. Unidad de accionamiento del aire, 4. Válvula direccional, 5. Actuador, 6. Controladores de velocidad
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
4. PRODUCCION DE AIRE COMPRIMIDOPara generar el aire comprimido, se utilizan los compresores, cuya misión consiste en conseguir la presión de aire conveniente para el accionamiento de los elementos neumáticos.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
5. Distribución de aire en anillo
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Pistón
Biela y Manivela
Pistón
Biela y Manivela
6. Producción de aire comprimido
Aspiración Compresión Símbolo del Compresor
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
7. Actuadores Neumáticos
• Los Actuadores Neumáticos incluyen cilindros lineares y actuadoresrotatorios.Estos son dispositivos que proveen de potencia y movimiento a los sistemas automáticos, maquinas y procesos.Un cilindro neumático es un dispositivo simple, de fácil instalación que es ideal para producir fuerza lineal de movimiento.La velocidad puede ser ajustada en un amplio rango.Un cilindro puede ser pararse, detenerse sin sufrir daños.Condiciones adversas pueden ser fácilmente toleradas como alta humedad, ambientes secos y polvorientos.El calibre de un cilindro determina la máxima fuerza que este puede dar.El golpe del cilindro determina el máximo movimiento lineal que este puede producir.La máxima presión de trabajo depende del diseño del cilindro. Cilindros VDMA trabajan hasta 16 bar.El empuje es controlado a través del regulador de presión.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
CONSTRUCCIÓN BÁSICA
1 cushion seal2 magnet3 cushion sleeve4 barrel5 guide bush6 rod and wiper seal7 front end cover8 front port9 reed switch10 piston rod11 wear ring12 piston seal13 rear end cover14 cushion screw
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
a) Cilindro de Simple efecto con resorte
Trabaja en un solo sentido en una sola cámara para efectuar la carrera de trabajo.
Normalmente adentro
Normalmente afuera
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Simple efecto sin resorte
La gravedad o otra fuerza externa retorna la varilla
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
b) Cilindro Doble efecto
Son sistemas más utilizados, pueden realizar esfuerzos en ambas cámaras por el doble ingreso de aire en ambos sentidos, mejores controles de velocidad es posible.
Cilindro Doble efecto sin amortiguamiento
Cilindros doble efecto sin amortiguamiento están habilitados para trabajar con toda su esfuerzo máximo a bajas velocidades.Para altas velocidades con amortiguadores externos
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Cilindro Doble efecto con amortiguamientos fijos
Cilindros de Pequeños calibres, trabajos ligeros tienen amortiguadores fijos.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Cilindro Doble efecto con amortiguamientos ajustables
Progresivamente reduce la carrera de la varilla del pistón, en la parte final de la fuerza aplicada.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Cilindro Doble efecto magnético
Una banda magnética alrededor de la circunferencia del pistón opera el switchde color rojo que indica la posición del pistón.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Cilindros sin varillas Contiene el movimiento producido por el cuerpo del cilindro.Aplicaciones en fajas transportadoras o izamientos verticales en espacios confinados. Sellos son acondicionados para prevenir perdidas de aire o ingreso de polvo.
Doble efecto con amortiguamiento ajustable.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
c) Doble efecto con doble vástago
a b
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Métodos de Fijación de Cilindros
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
7. Actuadores RotatoriosUsado para mover componentes, operación de procesos, válvulas de control, aplicaciones en robots.Provee rotación reciprocante angular hasta 360°.Rotacion del tipo VanoRack y tipo piñon
Unidad de Giro por PaletaDoble efecto con angulo de rotacion de 270°
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Unidad de giro piñon-cremallera
Doble efecto de Piñon-cremallera
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Doble cremallera y piñon
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
8. Dimensionamiento del cilindro
• El empuje teorico (thrust) o la fuerza de retiro del piston (pull) de un cilindroes calculado al multiplicar el area efectiva del piston por la presion de trabajo.
• El area efectiva para el empuje es toda el area del cilindro de calibre “D”.
• El area efectiva para la fuerza de tiro es reducido por el area de la secciontransversal de la varilla del piston, “d”.
dD
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
En la formula, P es dividido por 10 para convertir bar a ewtons pormilimetro cuadrado (1 bar = 0.1 N/mm2)
Thrust F =D 2
4P10
Newtons
Donde
D = Calibre del cilindro en milimetrosP = Presion en barF = Empuje en Newtons
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
La fuerza de tiro (Pull) sera menor que la del empuje debido a la perdidade area de la varilla del piston.
Pull F =(D2
- d 2) P40
Newtons
Donde
D = Calibre del cilindro en milimetrosd = Diametro de la varilla del Piston en milimetrosP = Presion en BarF = Fuerza de tiro en Newtons
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Ejemplo: encontrar el empuje teorico y la fuerza de tiro de un cilindro cuyocalibre es de 50 mm. Y tiene una varilla de 20 mm. De diametro, suministrados con una presion de 8 bars.
1571 Newtons
1319 Newtons
Thrust F = 502 . 840
Pull F (502- 202). 840
=
=
=
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
8. Válvulas Neumáticas
Los elementos de información y órganos de mando que controlan las fases de trabajo de maquinarias y dispositivos, recibe el nombre de válvulas.Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:
(i) Mandar a regular la puesta en marcha de los órganos de potencia.(ii) Regular la presión del aire comprimido.(iii) Regular el caudal de operación del Sistema Neumático.(iv) Dirigir el aire comprimido en la dirección que previamente se haya
establecido (distribuidor).(v) Reduce el aire comprimido, a las presiones de trabajo.(vi) Para ayudar a seleccionar las valvulas ellas se localizan en una
variedad de categorias:EstiloTipoPrincipio de DiseñoTipo de operadorfunciontamañoaplicacion
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Estilo
Refleja la vista de la valvula, rangos como tambien el principio de diseño.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Tipo
Tipo: Refiere a la instalacion de la valvula, por ejemplo la sub-base, manifold, en linea, etc
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Diseño
Se refiere al principio de operacion a traves del cual la valvula ha sido diseñada, porejemplo valvula tipo cuchara, etc.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
OperadorUn operador es el mecanismo que causa el cambio de estado de la valvulaEllos estan clasificadoscomo manual, mecanico y electrico
TwistPushButton
ShroudedButton
MushroomButton
KeyOperated
Switch KeyReleased
SolenoidPilot
Roller
One WayTip
Air Pilot
PlungerEmergencyStop
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
General manual
Push button
Pull button
Push/pull button
Lever
Pedal
Treadle
Rotary knob
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Plunger
Spring normally as a return
Roller
Uni-direction or one way trip
Pressure
Pilot pressure
Differential pressure
Detent in 3 positions
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
CARACTERÍSTICAS DE LAS VÁLVULAS NEUMÁTICAS
Fp
(i) La posición que adopta el órgano distribuidor (abierto, cerrado, en reposo, etc.) se representa por cuadrados tanto como “POSICIONES” existan.
(ii) Los conductos interiores de las válvulas determinan los orificios de entrada o salida de aire. Dichos orificios se llaman “VÍAS” y se representa por pequeños trazos sobre las bases superiores e inferiores de los cuadrados que indican las posiciones.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
(iii) La salida de aire, se representa por un triángulo equilátero.
(iv) Las vías que unen mediante líneas rectas, que representan las condiciones interiores que se establecen el sentido de circulación del aire, se define por flechas.
∴ El caso ejemplo representa una válvula 3V/2P, accionamiento manual y retorno por muelle.
(i) Tiene 2 posiciones (2 cuadrados).(ii) Tiene 3 vías (tiene 3 orificios de entrada/salida).(iii) Accionamiento manual de pulsador de hongo.(iv) Retorno de muelle (reporte).(v) El accionamiento de estas válvulas pueden efectuarse por:
- Accionamiento manual- Accionamiento mecánico- Accionamiento neumático- Accionamiento eléctrico
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Se muestran las valvulas 2/2, 3/2, 4/2, 5/2, 3/3, 4/3 & 5/3
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Válvulas de 3 vías/2 posiciones (3V/2P)
Se usa generalmente para accionamiento directo de pistones, para accionamiento de otras válvulas como interruptores de potencia de circuitos eléctricos de potencia.
Posición de Reposo
1
2
3
11 3
“0”
2
-El orificio de entrada del aire estáincomunicado
-El orificio 2 (utilización) se comunica con 3 (escape)
Posición de Reposo “0”
NC
Ingreso
2
3
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Posición de Trabajo
12
3 2
131
“0”2
Cuando el esfuerzo vence la acción del muelle:
- Pone en comunicación los orificios 1 y2
- Cierra el escape 3
- Cambia la posición de “0” a “1”
Posición de Trabajo “1”
F
3
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Válvulas distribuidoras (5V/2P)
3 2
1 45
X(t)
5
1 54
“0”
2
1
< >
3 2 34
“1”
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
MANDOS NEUMÁTICOS
1 3
2
p
V 3/21 3
2
(i) Al accionar el pulsador P, el aire a presión pasa desde la entrada 1hacia el cilindro a través de 2.
(ii) Al soltar el pulsador, el aire escapa al exterior, mientras el bástagoregresa por acción del resorte a su posición original y se comunica 2y 3 descargando el fluido.
MANDO DIRECTO DE UN CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
MANDO DIRECTO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO
1
3 2
p
V 5/2
1
32
4 5 45
p
V 4/2
ab
ab
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
MANDO DE UN CILINDRO DESDE DOS PUNTOS DISTINTOS
p p
a
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
AUTOMATIZACIÓN MEDIANTE SISTEMAS NEUMÁTICOS
Potencia
VN
Tratamiento de la información
Sensores
Programa
Relés
Contactores;
etc
DM
ESTRUCTURAS DEL AUTOMATISMO NEUMÁTICA
La Potencia:Dispositivos que realiza esfuerzos, como son cilindros y los pistones de potencia
Los Dispositivos de Mando:Son los que realizan los esfuerzos cerebrales, entre los que se puede señalar las válvulas neumáticas en general.
Tratamiento de la Información:La lógica del control: Controlador
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
CLASES DE AUTOMATIZACIÓN NEUMÁTICA
Según el tipo de relación existente en los órganos de mando y los dispositivos de potencia, se pueden distinguir las siguientes:
a) Automatización de Lazo Abierto
Pistón de Potencia
V.P
Controlador
BA
i) Solamente el factor tiempo condiciona el paso de una secuencia a otra.
ii) No hay reacción del sistema de potencia frente a los mandos.
V.P: Válvula pilotoA: Apertura de la 1era posiciónB: Apertura de la 2da posición
Ajustado al sistema de relojería
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
b) Automatización de Lazo Cerrado
Pistón de Potencia
V.P
Tratamiento de
InformaciónBA
S1 S2 S3 Sensores o
Captadores
Controlador y dispositivos de
mando
i) Solamente la correcta ejecución permite el paso a la siguiente etapa.
ii) Los captadores de información permite el diálogo permanente entre potencia y el tratamiento de la información.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
ELECCIÓN DEL TIPO DE MANDO
a) Mandos Neumáticos
Los captadores, pulsadores, relés, temporizadores, etc, son equivalentes a sus homólogos eléctricos.
Pistón de Potencia
V.P
≥1
CBA
≥1: Significa que las válvulas B y C están en paralelo
La principal restricción del sistema es la distancia
ab
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
b) Mandos Electroneumáticos
S2
X Y
+
−
S1
Circuito de Mando
X Y
E.V.N.
ab
Las órdenes de apertura o cierre son comandados por los elementos sensores o pulsadores de los actuadores hacía las bobinas de cierre o apertura “X” e “Y” de la Electroválvula neumática. No hay restricción de distancia.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
c) Mandos Programados
E CPU S
E: Módulo de entrada
S: Modelo de salida
CPU: Unidad central de procesamiento
En los mandos programados, siempre se tendrán los módulos de entrada y salida, así como la lógica del programa.
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
X Y
Salida
Controlador
PLC
Salida
Entrada
IHM
Sensor(Captador)
Electroválvula
Cilindro - Pistón
No hay restricción de distancia y recomendable para manejar sistemas multivariables y controles remotos.
Mandos Programados
ab
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
FUNCIONES LÓGICAS CON CIRCUITOS NEUMÁTICOS cont..
FUNCIÓN LÓGICA “O” [OR]
≥1a
bs S = a+b
s
a b
Equivalencia Neumática
s
a b
Equivalencia Eléctrica
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
FUNCIÓN LÓGICA “Y” [UND]
&a
bs S = axb
a
b
s
Equivalencia Neumática
b
a
s
+
-Equivalente
Eléctrico
Ingreso
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
FUNCIÓN LÓGICA CON VÁLVULAS NC
&a
bs
c
a
b
c
sEquivalencia Neumática
s
a
b
c
+
-Equivalencia
Eléctrica
Función Lógica
CURSO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC´s
ING. RAFAEL DONAIRE PEÑA ING. ELMER E. MENDOZA TRUJILLO
Run/End
Aa0 a1
Bb0 b1
Cc0 c1
a0 a1 b0b1 c0c1
10 bar max 6 barTo all inlet ports marked
SequenceRun/EndA+B+B-C+C-A-Repeat
EJEPLO DE APLICACION
Recommended