Cilindro hidráulico controlado por válvula 4/3, operada manualmente y con control de velocidad del vástago.

Recordemos  que una válvula   4/3  tiene 4 orificios y 3 posiciones,

4 ORIFICIOS:

Los orificios A Y B, comunicaran hacia el cilindro de doble efecto, en este caso colocaremos en medio válvulas de control de flujo para controlar la velocidad del vástago.

 El orificio P a la presión del aceite y el orificio R permite el regreso  del aceite al tanque del sistema.

3 POSICIONES:

Cada posición de la manija de la válvula distribuidora corresponde a uno de los tres estados del vástago del  cilindro.

1.-  Se extiende (sale)

2.-  Se contrae (regresa)

3.- En reposo (no se mueve)

• POSICIÓN DE REPOSO: corresponde a la posición central 

Los diagramas se deben representar en esta posición. 

Cilindro hidráulico controlado por válvula 4/3, operada manualmente y con control de velocidad del vástago.

  Se extiende (sale)

  Se extiende (sale)

  Se contrae (regresa)

 Se contrae (regresa)

Una vez  que el vástago se mueva y regresemos la manija a la posición intermedia, este se detendrá en esa posición,  por lo que es muy útil para posicionar   objetos en un punto, o para determinar hasta donde doblemos o presionemos un objeto.

Cilindro hidráulico controlado con electro-válvula 4/3

La electro-válvula   4/3  tiene 4 orificios y 3 posiciones, 2 de las posiciones  son mandadas por 2 solenoides eléctricos (un solenoide por posición). La posición central se logra por medio de resortes.

Los orificios "A" Y "B", comunicaran hacia el cilindro, el orificio "P" a la presión del aceite y el "R" al retornara el aceite del sistema hacia el tanque.

Dibujo y símbolo de electro-válvula 4/3

En los cilindros,  el  Puerto A es el que comunica a la sección del vástago. 

Puertos del cilindro 

Diagramas

Mando de avance y paro

Orden de retroceso

Nunca debemos energizar ambos solenoides al mismo tiempo, esto es  la principal causa que las bobinas se quemen. Por lo que se recomienda un sistema de enclava-miento.

Válvulas distribuidoras neumáticas piloteadas por aire

Las válvulas distribuidoras tienen por finalidad dirigir el flujo de aire comprimido hacia los cilindros y motores neumáticos.

Es decir distribuyen el aire a donde es deseado,

 Se utiliza el pilotaje por presión aire, donde existan riesgos de incendio o explosión, y  también para mover válvulas de grandes dimensiones y se requiere un esfuerzo demasiado grande por un simple solenoide. 

La idea es tener circuitos completamente neumáticos.

Válvulas distribuidoras neumáticas piloteadas por aire

En cuanto el tipo de accionamiento suele ser:

o   Accionamiento permanente, de señal continúa o de.  

o   Accionamiento momentáneo,  impulso.

Circuito de cilindro de simple efecto con pilotajes neumáticos.

Circuito con cilindro de doble con pilotajes neumáticos

Cilindro de doble efecto con control eléctrico ida y vuelta

El control eléctrico, es similar al control  a 3 hilos  con botones pulsadores.

Cilindro de doble efecto con control eléctrico ida y vuelta

·       Al  presionar y soltar el botón pulsador de marcha se energiza un relevador de control (CR) localizado en el panel de control  (solo aparece en el diagrama eléctrico). 
·       El contacto CR paralelo hace que el relevador se mantenga alimentado, permitiendo al mismo tiempo por medio de un segundo contacto alimentar la electroválvula, logrando que el cilindro continué su carrera hacia afuera.
·       El vástago del cilindro  accionara el interruptor de fin de carrera, cortando el paso de la corriente hacia el relevador de control, haciendo que la electroválvula se desconecte y el resorte permitirá que regrese a su estado inicial logrando que el vástago retorne.


Para aprovechar la punta del vástago, existen cilindros neumáticos con imán incorporado en forma de aro, este imán  se desplaza dentro del cilindro y  es detectado por un interruptor magnético tipo  Reed-switch (2 cables) o a efecto Hall (3 cables).

• 
  
  

Cilindro neumático de simple efecto con control por palanca con enclavamiento

El sistema es alimentado con aire a presión atreves de la unidad de mantenimiento (1.0).

La posición del vástago del cilindro de simple efecto (1.0) dependerá  de la acción sobre  la palanca con enclavamiento de una válvula (1.1).

Esta palanca mueve la válvula 3/2 (3 orificios, 2 posiciones).

Al igual que los circuitos eléctricos, los circuitos neumáticos  se dibujan en estado de reposo.

Cilindro de simple efecto con control por palanca

Cuando accionemos la palanca la válvula 3/2 cambiara de posición, permitiendo que aire a presión llegue hasta el cilindro.

Cilindro de simple efecto activo

El diagrama “efecto activo” solo se utiliza para ejemplificar el funcionamiento.

Regresando la  palanca retornamos a la posición inicial.

El circuito eléctrico equivalente seria similar al del control de una lámpara por medio de un interruptor.  

Circuitos equivalentes

Recomendaciones al instalar conectores y conexiones tipo racor a sistemas neumáticos

Para evitar fugas de aire  en las conexiones roscadas,  en ocasiones como  medio preventivo sellamos roscas colocando cinta de teflon. 

Cinta de teflon para evitar fugas de aire

Se enrolla una o dos capas de cinta PTFE alrededor de la rosca cónica externa. 

Se recomienda dejar los dos primeros hilos sin cubrir, para evitar que penetren fragmentos de cinta en el circuito durante el montaje, lo cual daría lugar a posibles fallos de válvulas, filtros, etcétera.  

 También para evitar fugas existen soluciones liquidas y compuestos químicos que pueden ir en las roscas, debemos tomar en cuenta su aplicación y su tiempo de reacción catalítica. Así como el tipo de sistema en que se empleara si maneja productos alimenticios por ejemplo.

Con el miso fin en la parte superior de la rosca existen juntas toricas y rondanas.

Conector  con válvula reguladora

Se enrosca de manera manual o seleccionando un par de apriete adecuado, cuidando no introducir rosca con teflón al sistema.

En cuanto la conexión racor debemos tener la precaución de cortar los tubos en forma recta de preferencia con la herramienta adecuada para no deformarlos.

De manera manual dirigirlos  hacia adentro una vez colocados,  quedaran sujetos  mecánicamente  dentro del racord.

Desconexión de manguera

La desconexión de mangueras para el mantenimiento del sistema se logra  presionando hacia adentro el aro del racor y  al mismo tiempo estirando  ligeramente la manguera, de esta manera se abre el sistema de  cierre de racord.

 Para este fin existe una herramienta muy útil en lugares de difícil acceso que facilita empujar hacia dentro el aro del racor. 

Por ultimo no dejar pasar el tipo de material del mismo conector según lo requiera  el sistema  por ejemplo  material plástico o material  inoxidable.

Conectores y conexiones a racor neumático

Un conector tiene un extremo  roscado  para unirse a un componente de un sistema neumático. cilindro, válvula etcétera. Y otra para conectar la tubería neumática (manguera plástica).

La conexión rápida para mangueras recibe el nombre de racor

Conectores codo y macho  racor miniatura

Para instalarlo es necesario conocer  el tipo de rosca  del componente al que se va a conectar.  Para seleccionar el del conector,  pueden ser tipo G(Cilíndrica), R (Cónica), M (Métrica ISO).

Los conectores miniatura suelen tener rosca  tipo M3 o M5  y Conexiones a tubería de poliuretano (manguera plástica) de 2mm. de diámetro exterior. Las mangueras se pueden adquirir  de colores (Negro(B), blanco(W), rojo(R), azul(BU), amarillo(Y), verde(G) y transparente(C))

Para identificar circuitos o también se pueden etiquetar como los cables en las maquinas eléctricas.

Para hacer uniones a componentes neumáticos existen los elementos de conexión  

Conexiones racor

Existen infinidad de tipos de conexiones racor algunos ejemplos, son recto, codo,  “T”  y cruz. Y pueden ser plásticos o metálicos

Control de velocidad del vástago de un cilindro neumático

Para controlar la velocidad del movimiento del vástago de un cilindro neumático se utilizan las válvulas reguladoras de caudal unidireccionales.

Estas se colocan en los orificios de entrada y salida del cilindro.

Las válvulas reguladoras de caudal unidireccionales.

Solo permiten  la regulación en un solo sentido.

Válvulas reguladoras de caudal neumáticas

Estas válvulas de conexión instantáneas  de modelo en codo, pueden girar los 360° facilitando la conexión de tubos de naylon, naylon flexible y poliuretano.

Válvula reguladora unidireccional modelo de codo

Una válvula reguladora unidireccional,

1.- Estrangula el paso del aire.

Cuenta con un tornillo que regula el paso del aire para velocidades muy baja pueden  algunas permiten hasta 10 giros del tornillo. Además cuentan con contra-tuerca para fijar el tornillo  evitar que este se afloje una vez calibrado por vibraciones del sistema.

2.- Es anti-retorno

Solo permite el paso en un solo sentido

  

Existen 2 modelos de regulación a la alimentación y al escape

Modelos de regulación de caudal

 Un circuito para un cilindro de simple efecto con regulación de velocidad a la salida.

Cilindro de simple efecto con regulación de velocidad de salida

Un circuito para un cilindro de doble efecto con regulación de velocidad a la entrada y salida

Cilindro de doble efecto con regulación de velocidad a la entrada y salida

FUERZAS EN LOS CILINDROS DE DOBLE EFECTO

En los  cilindros  de doble efecto, nos encontraremos que la fuerza que se ejerce en el vástago del cilindro a la extensión es mayor que a la contracción.

Cilindro de doble efecto

Es  el  diámetro "d" del vástago quien hace la diferencia.

Diámetros  de un cilindro neumático 

Esto hace que tengamos 2 áreas diferentes y en consecuencia 2 fuerzas diferentes.

Fuerzas diferentes en la extensión y la contracción

La siguiente tabla nos proporciona  los valores de áreas efectivas, de un cilindro con un diámetro de 10 centímetro y con vástago de 3 centímetros de diámetro.

Diámetro D(mm)	ø vástago d(mm)	Área efectiva en la extensión A1(mm2)	Área efectiva en la contracción A2(mm2)
100	30	7850	7150

La presión que   ejercida  por  aire comprimido es.

P = F/A

Y nos permite calcular las fuerzas con que el vástago del cilindro  trabaja.

F1 = fuerza a la extensión (N)  =  ŋ P A1

F2= Fuerza a la contracción (N)  =  ŋ P A2

 Donde:

Ŋ= Factor de carga (consultar tablas)  con factor del  70% multiplicar por 0.7 debido fuerzas de oposición mecánicas en juntas, en guías, peso de  cargas a mover etc.

A1= área efectiva en extensión (mm²)

A2=área efectiva en contracción (mm²)

P = presión de trabajo (MPa)

Control de arranque y paro para motor monofásico o bifásico

Los controles  de arranque y paro para motor monofásico son empleados en pequeñas maquinas. Y deben tener la característica de que si se corta la energía eléctrica, no deben entrar en funcionamiento de manera sorpresiva.

Máquina de carpintería con motor monofásico

Los circuitos de  control son similares a los de los motores trifásicos, donde tienen  grandes cambios son en los circuitos de potencia.  Es aquí donde entra el motor eléctrico. 

Control de arranque y paro para motor monofásico

Algunas de estas máquinas se alimentan a 220 volts de corriente alterna.

Control de arranque y paro para motor bifásico

En los circuitos de potencia para motores bifásicos, los componentes determinarán los arreglos, obteniendo con ello algunas ventajas.

Circuitos de potencia para motores bifásicos

1.-  El relevador de sobrecarga es del tipo térmico trifásico diferencial, este relevador detecta la diferencia de corriente en  las líneas, es la razón  por la que la línea 2 pasa dos veces por el.

2.-  Con relevadores independientes uno por cada línea.

3.- Aprovechando que el contactor tiene cuatro contactos principales, se dividirá el arco a la desconexión.

Diagrama unifilar de circuito de potencia de un motor eléctrico

Los diagramas unifilares, se utilizan para representar en una solo línea el  circuito de potencia de motores eléctricos, por lo que son un medio rápido para elaborar diagramas.

Recordemos que para el control de un motor eléctrico trifásico, por medio de botones de arranque y paro. Se requiere un medio de conexión y desconexión que permita alimentar al motor  “tipo interruptor  electromagnético”,  esto se logra con un contactor.

Además de aparatos de protección  

1.- Protección  contra cortos circuitos (interruptor tipo fusible o termo magnético) y, 

2.-  Protección contra sobrecargas (relevador de sobrecarga ol´s  overload en inglés)

Sistema de control de un motor eléctrico trifásico

De esta forma el sistema se compone de.

1.- de un circuito de control  por lo general alimentado con 127 volts de corriente alterna aunque puede ser  de valor de voltaje más pequeño incluso con  corriente directa,

2.-  y un circuito de potencia por lo general alimentado con 220 o 440 voltios trifásicos

Representaciones del circuito de potencia de un motor eléctrico 

Los circuitos de potencia casi no cambian en comparación con los circuitos de control, y se pueden representar de 2 formas.

1,-  con las tres líneas (multifilar), o

2.- con una sola línea (unifilar)

En un diagrama unifilar se  puede interpretar el funcionamiento y la relación que guardan sus componentes.

Reforcemos lo aprendido con un control para 2 motores trifásicos y su diagrama unifilar.

Control de 2  motores eléctricos con arranque con secuencia

Diagrama unifilar del circuito de potencia para 2 motores eléctricos trifásicos