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Neumática: Tema 7
Sensores y detectores neumáticos.
Sistemes Oleohidràulics i Pneumàtics
Código 372
Ingeniería Industrial. 5º CursoIngeniería Industrial. 5º Curso
Área Mecánica de Fluidos.
Universitat Jaume I
2Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores
Los detectores o captadores son los dispositivos encargados de captar la información
de un momento dado, y transmitir ésta al sistema neumático. Estos son los elementos
que controlan cada una de las fases de un proceso.
La gran variedad de detectores se pueden agrupar siguiendo diferentes criterios:
- Válvulas neumáticas con accionamiento mecánico.
- Captadores neumáticos
- de proximidad o reflex
- de paso o de barrera de aire.
- de restricción de fuga
- Detectores eléctricos
- Interruptores eléctricos (con accionamiento mecánico).
- Detectores magnéticos
- Detectores de proximidad electrónicos
- Fotocélulas
- Presostatos
3Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Válvulas con accionamiento mecánico
Válvulas neumáticas con accionamiento mecánico.
Se trata de válvulas que poseen un cuerpo único, que suele ser común a todas ellas, y con varios
tipos de accionamiento. En todos los casos es preciso tener en cuenta 3 posiciones del vástago de
accionamiento: estado de reposo, accionamiento y postcarrera.
Los tipos más frecuentes de accionamiento son: de pulsador
simple, de ruleta, de ruleta abatible o escamoteable, siendo
normalmente válvulas de dos posiciones y tres vías.
ReposoAccionamiento
Final postcarrera
Pulsador Ruleta escamoteable
Ruleta
4Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Los captadores neumáticos son elemento empleados para
detectar pequeños desplazamientos de elementos
mecánicos. Son seguros y muy versátiles.
Son idóneos para aquellas aplicaciones en la que es
requisito el no haber contacto físico.
Trabajan a presiones bajas (desde 0.1 bar) para minimizar
las pérdidas de aire.
Pueden ir acompañados de un amplificador de presión en
función de la presión de alimentación a la que finalmente
trabajen.
Captadores neumáticos
5Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Detector de proximidad o reflex
Los sensores de reflexión son elementos de caudal en
los cuales se aprovecha el efecto de interacción entre
un flujo de aire anular y la presión de retorno, en el
centro del canal de medición.
Los factores que influyen en la señal de salida son:
- Presión de alimentación
- Diseño constructivo.
Las distancias más comunes de detección están entre
los 2 y 6 mm. En versiones especiales llegan hasta los
15 mm.
A una presión de alimentación de 0.1 a 0.5 bares, la señal de salida aprovechable ronda alrededor de 0.5 a 2 mbar.
0.1 a 0.5 bar
0.5 a 2 mbar
6Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Una boquilla anular haciendo función de emisor va
dispuesta concéntricamente alrededor de la boquilla
receptora.
La corriente de aire que sale provoca en la boquilla
receptora una depresión que aspira también hacia
fuera un caudal de aire procedente de una
estrangulación. En cuanto el flujo de aire es
perturbado, por ejemplo por un objeto, se va
formando una sobrepresión en la boquilla receptora.
Detector de proximidad de boquillas anulares
La ventaja que presenta este sistema, es que
puede utilizarse incluso en ambientes muy sucios, ya que la corriente de aire alrededor de la boquilla receptora impide la penetración de
partículas de suciedad o de polvo en el sistema del
detector.
7Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
La figura 2 muestra
la precisión de la
detección radial
con una presión de
alimentación de 15
kPa (0.15 bar)
Presión de mando en función de la separación:
La figura 1 muestra
la precisión de la
detección axial con
una presión de
alimentación de 15
kPa (0.15 bar).
8Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Detector de proximidad de foco común
En este sistema, varias boquillas emisoras van
dispuestas concéntricamente alrededor de una boquilla
receptora. Los flujos de emisión están dirigidos hacia un
foco común.
Las características de este sistema son:
La presión de alimentación es, generalmente, de
menos de 100 K Pa / 1 bar.
La distancia a detectar, hasta 6 mm, aproximadamente.
El consumo de aire es continuo.
La perturbación de los flujos emitidos, producida por un
objeto acercado, genera un reflujo en el orificio de la
boquilla receptora. En (A) se obtiene ahora una señal
que ha de ser amplificada.
9Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Detector de paso de horquilla.
El detector de paso de horquilla trabaja según el sistema de
dos boquillas. Frente a la boquilla emisora va dispuesta la
boquilla receptora.
Cuando el flujo de aire no es perturbado, aparece una señal
de sobre-presión a la salida de las señales. En cuanto se
produce una perturbación de este flujo de aire, la señal deja
de estar presente en la salida.
La continua corriente de aire es limitada por una
estrangulación. La boquilla de flujo libre arrastra partículas de suciedad en la boquilla receptora, por lo que solo puede emplearse este dispositivo en un ambiente apropiado.
La presión de alimentación van desde los
0,1 bar hasta 8 bar. Si se trabaja con
presiones elevadas es aconsejable
acompañarlo de un regulador de caudal
para limitar las pérdidas.
Detección sin contacto de cuerpos de hasta 5mm de espesor.
10Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
En este sistema de dos boquillas, tanto la boquilla emisora como
la boquilla receptora, tienen una conexión de alimentación de
aire comprimido (generalmente baja presión de 0,1 a 0,2 bar).
El consumo de aire es reducido, entre 0,5 y 0,8 mm3/h.
La ventaja que presenta este sistema respecto al anterior, es
que no aparece las partículas de suciedad que arrastraba el flujo de aire entre la boquilla emisora y la receptora.El flujo de emisión dirigido hacia la boquilla receptora perturba la
salida del aire. A la salida de señal de la boquilla receptora
aparece una señal. Si el flujo emitido es desviado o interrumpido,
el aire de la boquilla receptora puede escapar libremente, en A
ya no está presente ninguna señal. Para utilizar este cambio de
señal es necesario prever un amplificador ya que la presión en A es del orden de 0.005 bar (0.5 mbar).La distancia entre tobera emisora y receptora no debería
exceder los 80 - 100 mm.
Detector de paso: Detector de contra-flujo.
11Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Detector de paso: Esquema de circuito.
12Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
Una corriente continua de aire fluye de la conexión de
alimentación P hacia la boquilla de salida. El consumo de
aire es limitado por una estrangulación.
Versión (a): Se produce una depresión en el canal de
señalización (A), debido a la disposición de los canales
entre sí. Interponiendo un objeto en el orificio de salida se
impide el escape libre del aire. La presión de señal en (A)
aumenta hasta alcanzar la magnitud de la presión de
alimentación en (P).
Versión (b): El funcionamiento de esta versión es como en
la primera, pero sin que se produzca depresión alguna en
el canal de señalización.
Aplicaciones: Para la detección de final de carrera de
grupos constructivos en movimiento, inversión de marcha
de cilindros sin desgaste mecánico.
Captadores neumáticos por restricción de fuga
13Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Captadores neumáticos
14Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Presostato
Los convertidores electro-neumáticos son órganos que
permiten pasar del tratamiento neumático al
tratamiento eléctrico de señales.
La señal de mando neumático en X produce el
accionamiento de un interruptor eléctrico. El interruptor
puede conectarse como contacto normalmente abierto,
normalmente cerrado o como contacto inversor.
Convertidor de señal / presostato.
15Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Amplificador de presión
Amplificador de presión
Las señales que proceden de mandos neumáticos de
baja presión o de sensores neumáticos, suelen tener
que amplificarse en cuanto a la presión se refiere.
Solamente entonces es posible la utilización o el
tratamiento seguro posterior de las señales para el
mando de las señales de trabajo.
En la posición inicial, P está cerrado y el paso de A
hacia R en escape. La señal de entrada en (X) actúa
sobre la gran superficie contra el muelle de
compresión. Se abre el paso de P hacia A, R está
cerrado. La amplificación de la presión es
determinada por las condiciones de la superficie.
El factor de amplificación depende de la relación de
áreas, pero en la practica está limitado hasta un
factor de 10.
16Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Amplificador de presión
Amplificador de presión de dos etapas
Se compone del elemento de amplificación de una etapa anterior y de
un preamplificador. Se aplica en caso de trabajar con señales de
presión de mando muy débiles.
En reposo, la válvula distribuidora 3/2 cierra el paso de P hacia A. En
la entrada de Px está presente aire continuo de alimentación (0,1 –
0,2 bar); este aire sale por Rx a la atmósfera (consumo continuo de
aire). Cuando hay una señal a la entrada X, la membrana del
amplificador cierra el paso de aire de Px hacia Rx. El aire comprimido
Px actúa sobre la membrana de mando del amplificador. El émbolo de
mando abre paso de P hacia A. Cuando desparece la señal X, el
muelle de compresión que actúa en la membrana y en el émbolo de
mando cierra el paso de P hacia A. El aire comprimido de
alimentación Px escapa entonces por Rx.
17Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Detectores proximidad magnéticos
Detector de proximidad por campo magnético
Los detectores de proximidad sirven para la
indicación, sin contacto, de la posición de los cilindros
o para otros casos en los que se disponga de un
campo magnético como activación de señal.
El detector neumático de proximidad corresponde
según su principio a un detector de paso en la que
una lengüeta de conmutación interrumpe
constantemente el flujo de aire de una señal
permanente (P). Al aproximarse a un campo
magnético es atraída la lengüeta de conmutación y
deja libre la corriente de aire, formándose en la salida
(A) una señal.
El detector eléctrico de proximidad consta de un
conmutador REED incrustado en un bloque de resina
artificial. Al aproximarse a un campo magnético se
cierra y conmuta una señal eléctrica. Las conexiones
eléctricas van ya incluidas
18Tema 7: Sensores y detectores
Sensores y detectores: Indicador óptico
Indicadores ópticos
Los indicadores ópticos se utilizan para la
señalización y control de estados de servicio.
Se activan cuando en la conexión existe una
presión determinada.
En la marca superior, al presurizar aparece
un casquillo de color en la caperuza
transparente; y en la inferior aparece un
espárrago en la esfera, cuyo color es
reflejado por la superficie combada.
19Tema 7: Sensores y detectores
Anotaciones
