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CAPITULO VIII
Sensores y Actuadores
Introducción:
En un sistema de control automático el sensor es el elemento que
cierra el lazo de control y tiene como tarea captar, del proceso o
máquina sobre la que se ejerce control, la información de cómo se
está comportando o realizando el trabajo.
Esta información es transmitida al controlador que la usará para
tomar la acción de control correspondiente.
Con PLC’s los sensores se conectan a las entradas , y básicamente
pueden ser de 2 tipos :
ƒ Analógicos
ƒ Digitales
Los sensores analógicos, se requieren cuando el fenómeno a captar
es variable en el tiempo. En estos casos el sensor es un transductor
y se conectará a una entrada especial con un dispositivo convertidor
analógico /digital.
En el caso de los sensores digitales, la información que se transmite
al PLC, es solo sobre presencia o ausencia, abierto o cerrado,
cercano o lejano, prendido o apagado, o cualquier otra información
que se pueda representar en forma binaria. A éstos algunas veces se
le llama detectores o interruptores.
1
8.1 Características de los
sensores digitales.
Puesto que los sensores digitales son los más usados en automatización con
PLC’s , este capítulo lo dedicaremos exclusivo a discutir los tipos de
sensores más comunes.
Existe en el mercado una gran variedad de marcas y tipos de sensores, pero
la mayoría pertenece, según su accionamiento, a alguna de las
clasificaciones dadas a continuación:
a) De acción mecánica o de contacto
interruptores de final de carrera
interruptores miniatura
botones pulsadores
interruptores de enclavamiento
interruptores de selección
interruptores de levas
etc.
b) De acción magnética
sensores inductivos
interruptores electromagnéticos
interruptores de límite sensibles a un campo magnético.
c) De acción capacitiva
sensores capacitivos
d) Accionados por luz
celda fotoeléctrica
interruptor optoelectrónico
e) De acción ultrasónica
sensores ultrasónicos
f) De acción neumática
Presostatos
interruptores centrífugos
etc.
8.2 Interruptores de acción
mecánica
Entre los más utilizados están los interruptores de límite de carrera (
limits switches ). Estos interruptores se usan ordinariamente para
desconectar, límites de carreras, el avance de bancadas en máquinas o
herramientas como fresadoras, así como limitar el avance de los portaherramientas de los tornos, en montacargas, ascensores, robots , etc.
2
Para poder accionar estos interruptores se requiere contacto físico entre la
parte de la máquina y la palanca del interruptor con la fuerza suficiente
para operar.( ver figura )
má quina
pa l a nca
símbol o
cont a ct os
Nor ma l me nt e A bie r t o
r e s or t e s
a ) .-
In t e r r u p t o r
de
l ím it e m e c á n ic o ( L S ) n o r m a l m e n t e a b ie r t o
pa l a nca
má quina
símbol o
cont a ct os
Nor ma l me nt e Ce r r a do
r e s or t e s
a ) .-
In t e r r u p t o r
d e l ím it e m e c á n ic o ( L S ) n o r m a l m e n t e c e r r a d o
C a r lo s C a n t o
Comercialmente existen infinidad de tipos y tamaños dependiendo de la
fuerza de operación, la manera de montar y las limitaciones de acuerdo a
su aplicación (como acoplamiento a las cargas que van a ser accionadas).
Actuador
Objetivo
Cabeza
operativa
Cuerpo del
interruptor
3
8.2.1 DESVENTAJAS MÁS IMPORTANTES
‰
‰
‰
‰
‰
‰
Producen Rebote mecánico al conmutar
Al existir contacto físico se produce desgaste y requieren
mantenimiento
Son de respuesta lenta
Son ruidosos
Voluminosos
Vida limitada
8.3 Sensores de proximidad
Estos sensores que pueden ser implementados con diferentes técnicas de
accionamientos, tienen en común que para que una reacción sea
producida , sólo se requiere la proximidad física entre el objeto y el
sensor, sin necesidad de contacto mecánico alguno entre ambos.
A este tipo de sensores también se le conoce con el nombre de detectores o
interruptores de proximidad.
Con éstos, se obtienen ventajas considerables sobre los interruptores
mecánicos, como las que mencionamos a continuación:
‰
‰
‰
‰
‰
‰
‰
‰
No hay contacto físico ni esfuerzo y sin fuerza de reacción
Libre de desgaste por lo tanto se tiene larga vida
Conmutación sin rebotes por lo tanto no hay pulsos falsos
No tiene contactos y por lo tanto libre de mantenimiento
Garantiza un Alta precisión eléctrica
número grande de conmutaciones
Frecuencias de conmutación elevadas
Resistentes aún en medios ambientes extremosos
Como ya mencionamos anteriormente existe una gran variedad de
técnicas de accionamiento, tamaños, formas, y características de los
sensores de proximidad, que el usuario debe saber seleccionar de acuerdo
al tipo de objeto que se quiere detectar.
Los más comúnmente encontrados en el mercado para ser usados con
PLC’s son los:
‰
‰
‰
‰
‰
Inductivos
Magnéticos
Capacitivos
Optoelectrónicos
Ultrasónicos
4
Aquí daremos los principios básicos de funcionamiento,
especificaciones más importantes de cada uno de ellos y algunas
aplicaciones.
8.4 Sensores inductivos
Los sensores de proximidad inductivos son útiles cuando se requiere
detectar, sin contacto, la presencia o movimientos funcionales de objetos
metálicos ubicados en máquinas herramientas, de ensamble y de
procesado, robots, líneas de producción, etc.
Cuando el objeto metálico entra al campo de acción del sensor, este se
activa como un interruptor produciendo una señal eléctrica que puede
utilizarse para la conmutación de electroválvulas, contadores, tarjetas de
interfase o controladores programables.
8.4.1 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
Los sensores de proximidad inductivos generalmente están construidos
en 4 elementos principales :
‰
‰
‰
‰
Una bobina de núcleo de ferrita
Un oscilador de radio frecuencia
Una unidad de evaluación o de disparo
Una etapa de salida o conmutador
SUPERFICIE ACTIVA
1. BOBINA
2. OSCILADOR
4. ETAPA DE
SALIDA
3. UNIDAD DE
EVALUACIÓN
DIAGRAMA DE BLOQUES DE LAS COMPONENTES DE UN SENSOR
Carlos Canto
El oscilador crea una campo electromagnético de radio frecuencia que
es formado y definido por la bobina de núcleo de ferrita, concentrando el
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campo sensorial hacia la dirección axial del sensor de proximidad, a esta
zona se conoce con el nombre de superficie activa del sensor.
Cuando un objeto metálico es colocado dentro de este campo, éste
absorbe parte de la energía generada por el oscilador en forma de
corrientes de eddy que aparecen en la superficie del objeto. De tal forma
que el objeto metálico se comporta como el embobinado secundario de un
transformador.
Bobina electromagnética
Frente del sensor
Objetivo
Por lo tanto, el oscilador que es un dispositivo de potencia limitada, irá
bajando la amplitud de su oscilación conforme el objeto metálico se
acerca más a la superficie activa del sensor, ya que la pérdida de energía
es cada vez más grande, hasta el punto que el oscilador ya no puede
mantenerse oscilando.
Objeto
metálico
magnitud de la
oscilación
voltaje de
salida del
circuito de
on
interfase
salida
off
off
Respuesta de un sensor inductivo con la proximidad
de un objetivo metálico
6
Carlos Canto
El circuito de evaluación rectifica la oscilación senoidal que recibe del
oscilador para producir un voltaje de CD, compara su nivel con una
referencia preestablecida y al detectar que la oscilación ha cesado,
cambia el
estado del dispositivo de conmutación de la etapa de salida.
A diferencia de los interruptores mecánicos, el proceso de conmutación
está libre de todo rebote.
objeto fuera del campo
de acción del sensor
objeto entrando al campo
de acción del sensor
salida conduciendo
"ON"
salida de un sensor
normalmente abierto
salida de un sensor
normalmente cerrado
salida sin conducir
"OFF"
salida conduciendo
"ON"
salida sin conducir
"OFF"
Respuesta de un sensor de proximidad Inductivo
para salidas NA Y NC
Carlos Canto
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8.5 Tipos de sensores de
corriente directa
Aunque hay en el mercado algunos dispositivos de 2 hilos de corriente directa
(DC). Los modelos de sensores inductivos típicamente son de 3 ó 4 hilos los
cuales requieren una funete de poder separada . Algunos modelos usan de
conmutador transistores NPN y otros usan transistores PNP
Sensor DC de 2 hilos
Sensor DC de 3 hilos
Sensor DC de 4 hilos
Los sensores de proximidad de DC de 3 hilos pueden ser dispositivos ya sea de
suministro de corriente (sourcing) o de “drenado” de corriente ( sinking).
Los sensores de tipo suministro (sourcing) usan transistores PNP para conmutar
la corriente de carga y los sensores de tipo drenado de corriente (sinking) usan
transistores NPN.
El tipo de transistor usado en la etapa de salida del sensor, es un factor
importante para determinar la compatibilidad de éste con la entrada del sistema
de control (por ejemplo un PLC).
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8.5.1 Operación como suministro de corriente
(sourcing)
En la ilustración se muestra la etapa de salida de un sensor tipo suministro de
corriente . Cuando el transistor PNP se satura, fluye corriente del transistor
hacia la carga.
Carga
Transistor PNP
8.5.2 Operación de drenado de corriente (sinking)
En un sensor de tipo drenado de corriente (sinking), se usa un transistor NPN .
Cuando el transistor se satura , fluye corriente de la carga hacia el transistor .
Esto es a lo que se refiere los de drenado de corriente ya que la dirección de la
corriente es hacia el sensor
Carga
Transitor NPN
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8.5.3 Operación Normalmente Abierto (NA) y
Normalmente Cerrado (NC)
Las salidas pueden ser Normalmente abiertas (NA) o Normalmente cerradas
(NC) dependiendo de la condición del transistor cuando el objetivo no está
ausente. Si , por ejemplo, el transistor de salida está Off cuando el objetivo está
ausente , entonces es un dispositivo Normalmente Abierto. Si el transistor de
salida está ON cuando el objetivo este ausente éste es un dispositivo
Normalmente Cerrado.
Los transistores también pueden ser dispositivos complementarios ( 4 hilos).
cuando tiene tanto operación como Normalmente abierto y normalmente
cerrado en el mismo sensor
Sensor de 4 hilos complementario
8.5.4 Blindaje
Los sensores de proximidad tienen bobinas enrolladas en núcleo de ferrita.
Estas pueden ser blindadas o no blindadas. Los sensores no blindados
generalmente tienen una mayor distancia de sensado que los sensores
blindados.
El núcleo de ferrita concentra el campo radiado en la dirección del uso. Se le
coloca alrededor del núcleo un anillo metálico para restringir la radiación
lateral del campo.
Los sensores de proximidad blindados pueden ser montados al raz de metal,
pero se recomienda dejar un espacio libre de metal abajo y alrededor de la
superficie de sensado
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Superficie de trabajo
Blindaje
Blindaje
Núcleo de ferrita
Anillo metálico
de blindaje
Ferrita
Sensor blindado
Un sensor de proximidad no blindado no tiene el anillo de metal rodeando el
núcleo para restringir la radiación lateral del campo. Los sensores no blindados
no pueden ser montados al raz de un metal .
Estos deben tener un área libre de metal alrededor de la superficie de sensado.
Zona libre
Zo
na
Sensor no blindado
8.5.5 Objetivo estándar para sensores inductivos
Se define un objetivo estándar uno que tiene una superficie plana, liza , hecha
de acero dúctil de 1mm de grueso. La longitud de los lados del objetivo
estándard es igual al diámetro de la superficie de sensado o tres veces el rango
de operación especificada, el cual es mayor.
Objetivo estándard
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La distancia de sensado es constante para el objetivo estándar. Sin embargo,
para objetivos no ferrosos tal como el bronce, aluminio y cobre, ocurre un
fenómeno conocido como “efecto epitelial”. Que da como resultado que, la
distancia de sensado disminuya conforme el grueso del objetivo aumenta.
Acero dúctil
Factor de corrección
Bronce
Aluminio
Cobre
Grueso del objetivo en milímetros
Cuando el material a ser sensado no es de acero dúctil, es necesario aplicar un
factor de corrección
Factor de corrección
Blindado
No Blindado
Acero dúctil,
Lámina de Aluminio
Acero inoxidable serie 300
Bronce
Aluminio
Cobre
8.5.6 Características de respuesta
Los detectores de proximidad responden a un objeto solo cuando están dentro
de un área definida enfrente de la cara de sensado del interruptor. El punto en el
cual el interruptor de proximidad reconoce un objetivo entrante es el punto de
operación.
El punto en el que un objetivo saliendo hace que el dispositivo conmute de
nuevo a su estado normal se le conoce como punto de desarme . El área entre
estos dos puntos es llamado la zona de histéresis
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Curva
característica
de respuesta
objetivo
Punto de operación
Zona de Histéresis
objetivo
Punto de
desarme
Curva de respuesta
El tamaño y forma de una curva de respuesta depende del interruptor. La curva
mostrada representa a un tipo de interruptor de proximidad.
En este ejemplo, un objetivo a aproximadamente 0.45 mm del sensor, hará que
el sensor opere hasta que el objetivo cubre el 25% de la cara del sensor. A 0.8
mm del sensor, el objetivo debe cubrir la cara completa del sensor.
13
8.5.7 Caracterización de los sensores inductivos
Técnica para obtener la respuesta de un sensor inductivo a diferentes
materiales
Sensor de
proximidad
objetivo
objetivo
Sensor de
proximidad
Disco en material no magnético ni
conductor
Técnica para medir la Frecuencia máxima de Conmutación de un
sensor de proximidad
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8.5.8 Ejemplos de aplicación de los sensores
inductivos
Detección de
ruptura de
brocas
Detección de tornillos y
tuercas para control de
dirección y velocidad
Detección de posición
totalmente abiertas o
cerradas de válvulas
Detección de
ruptura de puntas
de fresadora
Detección de presencia de
latas y tapas
8.5.9 Algunos modelos de sensores inductivos
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8.6 Sensores de proximidad
capacitivos
Los sensores de proximidad capacitivos son similares a los inductivos. La
principal diferencia entre los dos tipos es que los sensores capacitivos
producen un campo electrostático en lugar de un campo electromagnético
Frente del
sensor
Objetivo (metálico o no metálico)
Los interruptores de proximidad capacitivos sensan objetos metálicos
como los inductivos, pero además tiene la capacidad de detectar
materiales no metálicos tal como papel, vidrio, líquidos y tela
8.6.1 Teoría de operación de los sensores de
proximidad capacitivos
La superficie de sensado del sensor capacitivo está formada por dos
electrodos concéntricos de metal de un capacitor. Cuando un objeto se
aproxima a la superficie de sensado y éste entra al campo electrostático de
los electrodos, cambia la capacitancia en un circuito oscilador. Esto hace
que el oscilador empiece a oscilar.
El circuito disparador lee la amplitud del oscilador y cuando alcanza un
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nivel específico la etapa de salida del sensor cambia. Conforme el
objetivo se aleja del sensor, la amplitud del oscilador disminuye,
conmutando al sensor a su estado original.
objetivo
Placa
dieléctrica
Oscilador
Disparador
Salid
Ausencia de
objetivo
objetivo
presente
Ausencia de
objetivo
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8.6.2 Objetivo estándar y la constante
dieléctrica
Los objetivos estándar son especificado para cada sensor capacitivo. El
objetivo estándar se definen normalmente como un metal o agua.
Los sensores capacitivos dependen de la constante dieléctrica del
objetivo. Mientras más grande es la constante dieléctrica de un material es
más fácil de detectar.
La gráfica siguiente muestra la relación de las constantes dieléctricasde
un objetivo y la habilidad del sensor de detectar el material basado en la
distancia nominal de sensado. (Sr).
Constante
Dieléctrica
Ejemplo de uso de la constante dieléctrica
Si un sensor capacitivo tiene una distancia de sensado nominal de 10mm
y el objetivo es alcohol, la distancia efectiva de sensado es
aproximadamente el 85% de la distancia nominal , o sea 8.5 mm.
Constante
Dieléctrica
18
8.6.3 Sensores de proximidad capacitivos
blindados
Estos sensores detectan materiales conductores como cobre, aluminio o
fluidos conductores así como materiales no conductores tales como
vidrio, plástico, tela y papel.
Los sensores blindados se pueden montar enrazados sin que se afecten
adversamente sus características de sensado. Se debe tener cuidado de
asegurarse que este tipo de sensores sea usado en ambientes secos.
Liquido en la superficie puede hacer que el sensor dispare en falso.
Superficie de trabajo
Anillo de blindaje
8.6.4 Algunos modelos de sensores capacitivos
Existen en el mercado versiones de sensores de CD y CA.
Los de CD los hay de 2,3 y 4 hilos de salida.
Con distancias de sensados desde 5 mm hasta 20 mmm
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8.6.5 Ejemplos de aplicación de sensores de
proximidad capacitivos
Control de nivel de llenado
de sólidos en un recipiente
Detección de fluidos en
contenedores tal como
leche en botes de
cartón
Detección a través de barreras
Una aplicación para los sensores de proximidad capacitivos es la
detección de nivel a través de barreras.
Por ejemplo el agua tiene una constante dieléctrica mucho más alta
que el plástico.
Esto le da al sensor la habilidad de “ ver a través “ del plástico y detectar
el agua.
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8.6.6 Tabla de constantes dieléctricas
La tabla muestra las constantes dieléctricas ( abreviadas como DC) de
varios materiales
Bakelita
Vidrio
Hule duro
Porcelana
Laminado de papel
Tablaprensada
Madera
Vidrio sílica
Comp. cable moldeado
Arena sílica
Aire, Vacío
Hule silicón
Mármol
Papel con aceite
papel
Parafina
Agua
Petróleo
Hule suave
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8.7 Sensores de proximidad
ultrasónicos
Los sensores de proximidad ultrasónicos usan un transductor para enviar
y recibir señales de sonido de alta frecuencia.
Cuando un objetivo entra al haz, el sonido es reflejado de regreso al
sensor, haciendo que se habilite o deshabilite el circuito de salida
8.7.1 Principio de operación de los sensores
ultrasónicos
El sensor tiene un disco piezoeléctrico montado en su superficie, el cual
produce ondas de sonido de alta frecuencia. Cuando los pulsos
transmitidos pegan con un objeto reflector de sonido, se produce un eco.
La duración del pulso reflejado es evaluado en el transductor. Cuando el
objetivo entra dentro del rango de operación preestablecido, la salida del
interruptor cambia de estado. Cuando el objetivo se sale del rango
preestablecido, la salida regresa a su estado original.
Disco piezoeléctrico
Ondas de sonido transmitidas
Objetivo
Ondas reflejadas del sonido (Eco )
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Pulso emitido
El pulso emitido es un “burst” corto de energía ultrasónica de gran
amplitud. El pulso de eco es típicamente de amplitud más baja. El
intervalo de tiempo entre la señal transmitida y su eco es directamente
proporcional a la distancia entre el objeto y el sensor.
Pulso Inicial
Pulso Inicial
Pulso de Eco
Tiempo de listo para recibir
Ciclo de emisión de pulsos
Zona ciega
Directamente enfrente del sensor hay una zona ciega. Dependiendo del
sensor la zona ciega es de 6 a 80 cm del frente del sensor. Un objeto
colocado en la zona ciega produce una salida inestable.
Zona
ciega
Pulso Emitido
Pulso
Eco
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Definición del rango
El rango de operación puede ajustarse en términos de su ancho y posición
dentro del rango de sensado. El límite superior puede ser ajustado en
todos los sensores . El límite inferior solo se puede ajustar en ciertos
tipos. Los objetos colocados más allá del límite superior no producen
ningún cambio en la salida del sensor.
Límite
Límite Superior
Distancia Actual
Zona
Ciega
Rango de
Operación
seleccionad
Rango de Sensado
Patrón de Radiación
El patrón de radiación de un sensor ultrasónico consiste de un cono
principal y varios cono vecinos. El ángulo aproximado del cono principal
es de aproximadamente 5 grados
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Sensando líquidos y material granulado
de coarzo
Líquidos tales como agua, están limitados a un alineamiento angular de 3
grados con respecto a la superficie a sensar. Materiales granulados de
Coarzo, tales como la arena, sin embargo, pueden tener una desviación
angular de tanto como 45 grados. Esto se debe a que el sonido se refleja
sobre un ángulo más grande.
Líquido
Material granulado de coarzo
Enmascarando objetos que interfieren
Se podría tener un objeto localizado en la vecindad del cono del sonido
que ocasionará que el sensor opere inadecuadamente. Estos objetos
pueden ser apantallados usando una apertura hecha en material absorbente
de sonido, tal como la tabla roca. Esto estrecha el cono del sonido y evita
que le lleguen pulsos al objeto que interfiere.
Objeto que Interfiere
Objetivo
Material Absorbente de Sonido
Apertura
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Influencias del Ambiente
En esta tabla se muestra como es afectada la operación de los sensores
ultrasónicos con cambios en el ambiente.
Condición
Efecto
TEMPERATURA
La velocidad del sonido disminuye con aumentos de
temperatura.
PRESIÓN
La velocidad del sonido disminuye con aumentos de la
presión atmosférica. La velocidad del sonido disminuye
3.6% entre el nivel del mar y 3 Km arriba del nivel del mar.
VACÍO
Los sensores Ultrasónicos no operan en el vacío.
HUMEDAD
La velocidad del sonido aumenta conforme aumenta la
humedad. Esto puede producir que un objeto aparente
estar más cerca cuando se usan sensores ultrasónicos.
CORRIENTES DE
AIRE
Velocidades del aire mayores de 50 km/hr. Pueden afectar
la operación.
GAS
Ocurren errores en la cuando son usados en ambientes en
gases diferentes a la atmósfera.
PRECIPITACIÓN
Los sensores ultrasónicos no son afectados por lluvia
normal o nieve, pero la superficie del transductor deberá
NIEBLA DE
PINTURA
No se debe permitir Niebla de pintura en la superficie del
transductor.
POLVO
En ambientes polvosos se puede bajar el rango del sensor
del 25 al 33%
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Algunos Sensores de proximidad
Ultrasónicos
Ejemplos de aplicaciones
Medición
de nivel en
vasijas
grandes
Anticolisión
Medición
de nivel en
botellas
pequeñas
Sensado de
alturas
Control de
Calidad
Sensado de
Fisuras
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Conteo de
botellas
Sensado
de altura
de apilados
Sensado de
objetos
Reconocim
iento de
curveados
Sensado y
posicionamiento
de vehículos
Sensado de
Diámetro y
Control de
velocidad de
listón
Sensado de
personas
Monitoreo
de rupturas
de Alambres
y Cuerdas
Control de
loops
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8.8 Actuadores
Introducción
Son aquellos dispositivos o subsistemas que se encargan de regular la
potencia de una planta o de un automatismo, los cuales en forma directa y
de acuerdo a la señal recibida por los procesadores, modifican o
mantienen las características del proceso.. El Actuador puede ser operado
directamente por la parte de mando o puede ser que requiera algún
preaccionamiento para amplificar la señal de mando. Algunas veces a
‘estos se les llama “DRIVERS”
Hay una gran variedad de actuadores, pero los más comunes son los
usados para producir movimientos (motores y cilindros), los usados para
trasiego de fluidos ( bombas) y los térmicos (Hornos, intercambiadores,
etc.).
Este capítulo no tiene como objetivo estudiar en detalle ninguno de este
tipo de actuadores, sino solo mencionar los tipos más usados de éstos.
8.8.1 Tipos de Actuadores
Una forma de clasificar a los actuadores se basa en el tipo de energía que
utilizan para operar y también por el trabajo concreto que van a realizar.
Según esto podemos distinguir 4 tipos de actuadores a saber:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Eléctricos
Hidráulicos
Neumáticos
Térmicos.
Dentro de cada una de estas
accionamientos de dos tipos:
ƒ
ƒ
tecnologías encontramos, a su vez,
Accionamiento todo o nada
Accionamientos de tipo continuo
8.8.2 Actuadores Eléctricos
De alguna manera, todos los preaccionamientos que se conectan a los
autómatas suelen tener mando eléctrico. Pero dentro de este apartado nos
referiremos únicamente a relevadores, contactores y servomotores de tipo
eléctrico.
29
8.8.3 Actuadores Hidráulicos y Neumáticos
Los actuadores Hidráulicos y neumáticos se aplican de forma masiva en
los automatismos industriales, gracias a su robustez y facilidad de control.
Básicamente estudiaremos dos tipos de accionamiento:
Los cilindros Hidráulicos o Neumáticos y los motores Hidráulicos. Sin
embargo, también describiremos brevemente las electroválvulas y
servoválvulas como elementos previos de control o preaccionamientos
indispensables en estos sistemas.
Válvulas.
Una válvula es un dispositivo que permite establecer o cortar la conexión
hidráulica o neumática entre dos o más conductos o vías. En cualquier
válvula hay que distinguir dos partes:
ƒ
ƒ
Elementos de mando
Circuito de potencia
El elemento de mando se encarga de conmutar la conexión hidráulica o
neumática entre conductos del circuito de potencia. El mando puede ser
de tipo eléctrico (electroimán), manual (pulsador), hidráulico o
neumático.
Las válvulas suelen clasificarse atendiendo al número de posiciones
distintas que permite el circuito de mando y así número de vías de entrada
y/o salidas del circuito de potencia en cada posición. Así, por ejemplo,
una válvula 4/2 indica una válvula de 4 vías y dos posiciones.
Las válvulas de 2 posiciones pueden clasificarse, además en monoestables
o biestables. Las primeras tienden, en ausencia de mando, a una posición
fija de reposo (generalmente obligada por un muelle). Las biestables y en
ausencia de mando pueden permanecer en cualquiera de las dos
posiciones ( permanecen en la última posición que les ha llevado el
mando).
Desde un punto de vista lógico, las válvulas monoestables permiten
realizar funciones de tipo AND , OR y NOT y , por tanto, permiten
realizar cualquier circuito neumático o hidráulico de tipo combinacional.
Las biestables permiten realizar la función memoria y, por tanto cualquier
circuito secuencial.
En los automatismos controlados por un autómata, la lógica suele
encargarse a éste , por lo que las válvulas suelen jugar un papel de
prteaccionamientos, que vistos desde el autómata son puramente bobinas
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de electroimán, activadas a través de salidas tipo lógico, ya sea por
relevador o con interruptor de estado sólido (Transistor y triac).
Cilindros.
Un cilindro neumático o hidráulico es un accionamiento que permite
obtener un movimiento lineal aplicando una presión a uno ú otro lado del
émbolo. Según sus posibilidades de posicionamiento, podemos clasificar
los cilindros en tres grandes grupos:
ƒ
ƒ
ƒ
De simple efecto
De doble efecto
De acción diferencial
Los primeros permiten empujar en un solo sentido y retornan
automáticamente al origen por la acción de un muelle. El mando de éstos
se suele efectuar mediante una válvula de 3 vías y 2 posiciones, abierta o
cerrada .
Los de doble efecto permiten empujar en ambos sentidos. El mando se
suele realizar a través de una válvula de 4 vías y 2 posiciones.
Los cilindros de acción diferencial permiten mantener el émbolo en
cualquier posición, aplicando presión a ambos lados del mismo o,
simplemente, conseguir un movimiento más uniforme en el caso de
carreras largas. Para su control hacen falta dos válvulas de bloqueo y un
distribuidor 4/2 .
Debemos recordar además que, debido a la sección del vástago el empuje
de los cilindros de doble efecto no suele ser el mismo en ambas
direcciones.
En general, las especificaciones técnicas de los cilindros suelen indicar la
fuerza que es capaz de efectuar en cada uno de los sentidos en función de
la presión aplicada.
31
32