Electricidad. Tipos de Automatizado. Automatización a Pequeña Escala. Ventajas. Estructura del Funcionamiento. Periféricos de Entrada. Control de Automatismos. Periféricos de Salida. Presión. Producción del Aire Comprimido. Circuitos Neumáticos

AUTOMATIZACIÓNCuando un proceso de automatización se realiza sin la intervención humana decimos que se trata de un proceso automatizado. La automatización permite la eliminación “total” o parcial de la intervención del hombre. Los automatismos son dispositivos de realizar tareas sin la intervención humana. Algunas máquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas.

TIPOS DE AUTOMATIZADO. ELECTRICOS: Son aquellos que funcionan mediante corriente eléctrica

AUTOMATISMOS ELÉCTRICOSEstán constituidos por elementos eléctricos (interruptores, pulsadores, relés...) que controlan el paso de la corriente que pone en funcionamiento algún dispositivo (motores, lámparas...). En la industria destaca el uso de contactores, interruptores que permiten abrir o cerrar circuitos con altos valores de intensidad de forma automática y a distancia, mediante un electroimán.

HIDRAULICOS: Son aquellos que se transmiten a través de líquidos cuando son presionados. Ej: grúa.

NEUMATICOS: Son aquellos que funcionan mediante la fuerza de aire comprimido. Ej: lavacoches.

Generalmente la mayoría de las máquinas automáticas utilizan combinaciones de mecanismos. Así pues existen automatismos electroneumáticos, automatismos electrohidráulicos y hidroneumáticos. AUTOMATIZACIÓN A PEQUEÑA ESCALA.

Automatización de proceso: es la automatización en la cual intervienen diferentes máquinas para obtener un fin, por ejemplo un proceso de envasado.

Sistemas de automatismos programables: Representan el grado más elevado de la automatización y en ellos intervienen equipos informáticos y robotizados.

VENTAJAS DE LA AUTOMATIZACIÓN.

1. Reduce los gastos de mano de obra directos en un porcentaje más o menos alto según el grado de automatización.

2. Puesto que los productos son más competitivos, aumentan los beneficios, es decir si reducimos costes se puede fabricar más barato y por lo tanto aumentar las ventas.

3. Aumenta la capacidad de producción de la instalación utilizando las mismas máquinas y los trabajadores.

4. Aumenta la calidad de producción ya que las máquinas automáticas son más precisas.5. Mejora el control de la producción ya que pueden introducir sistemas automáticos de

verificación.6. Permite programar la producción.7. A media y a largo plaza, y gracias a la constancia y a la uniformidad de la producción se

garantizan plazos de entrega más fiables.8. Se reduce las incidencias laborales puesto que las máquinas automáticas realizan todo tipo

de trabajos perjudiciales para el hombre.

ESTRUCTURA DEL FUNCIONAMIENTO.

En el funcionamiento de los automatismos se distinguen tres fases:

1. Entrada de datos u órdenes.2. Control de los datos.3. Realización de tareas concretas.

Una serie de dispositivos o periféricos de entrada envían señales a la unidad de control de procesos y esta pone en marcha y controla los dispositivos o periféricos de salida, los cuales realizan tareas concretas.

PERIFERICOS DE ENTRADA - PERIFERICOS DE SALIDA.

PERIFERICOS DE ENTRADA:Son aquellos que proporcionan a la unidad de control del automatismo la información que necesita para activar, desactivar o regular el funcionamiento de los periféricos de salida. Estos dispositivos transmiten información mediante señales que pueden ser de diferente naturaleza:

Luz. Eléctrica: interruptor.

Neumáticos: botón hidráulico. Magnético.

Todos los botones que intervienen en la puesta en marcha y los mandos a distancia son dispositivos de entrada. También hay periféricos de entrada capaces de detectar la variación de diferentes magnitudes (presión, volumen, temperatura etc.) y comunicarlas a la unidad de control. Estos dispositivos se llaman sensores.

CONTROL DE AUTOMATISMOS.

Los dispositivos de control de automatismos reciben las señale que proporcionan los periféricos de entrada y en función de estas señales utilizan los periféricos de salida o actuadores. Los controles pueden ser manuales, automáticos, programables e informatizados.

Control manual: se utiliza para controlar manualmente de los dispositivos de un automatismo cuando varían las condiciones de trabajo.

Controles automáticos: funcionan continuamente de la misma manera sin tener en cuenta las variaciones que se puedan producir en su entorno de trabajo. Ej: control temporizado de la calefacción.

Controles programables: son dispositivos que modifican los programas de funcionamiento de sus periféricos de salida según las variaciones que se producen en las condiciones de su entorno de trabajo. Estas variaciones son detectadas a partir de información que reciben a través de sensores que tienen conectados. Ej: los controles programables de ventilación. Los controles programables utilizados en los procesos industriales son los llamados autómatas programables (PLC). Los PLC son máquinas electrónicas diseñadas para controlar en tiempo real procesos industriales repetitivos. No es necesario tener conocimientos informáticos. Controles informatizados: son los que utilizan una unidad informática para analizar los datos que reciben los periféricos de entrada y dirigir y controlar los periféricos de salida.

PERIFÉRICOS DE SALIDA.

Los periféricos de salida o actuadores de un automatismo son dispositivos que realizan las funciones y tareas concretas cuando se reciben del sistema de control.

- Actuadores mecánicos: son dispositivos que utilizan energía mecánica para su funcionamiento. En función de la fuente de energía utilizada pueden ser neumáticos o hidráulicos. - Actuadores neumáticos: funcionan mediante la energía mecánica que les proporcionan el aire comprimido. Los actuadores neumáticos se utilizan para transmitir pequeños esfuerzos a altas velocidades. - Actuadores hidráulicos: aprovechan la propiedad que tienen los líquidos de transmitir presión de manera uniforme a lo largo de todo el fluido cuando son comprimidos. Si colocamos un líquido en el interior de dos cilindros comunicados entre ellos y cerrados por dos émbolos tal como muestra la presión ejercida sobre cualquier punto de la superficie del embolo1 del cilindro, ha de ser igual que la superficie del embolo2 del cilindro. Teniendo en cuenta que la presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie: P= F/S.

ESQUEMAS BASICOS DE AUTOMATISMOS CABLEADOS (I) (II) (III)

INTRODUCCION.

Mi pretensión con la creación de este espacio es contribuir al aprendizaje y conocimiento básico - medio de los automatismos. Para ello abordaremos la temática desde dos perspectivas:

1. LOGICA CABLEADA2. LOGICA PROGRAMADA (PLC's)

Desde hace muchos siglos el ser humano ha mantenido un interes constante por los automatismos, es decir, por fabricar artefactos que sustituyesen y multiplicasen la capacidad de actuación del hombre.La realización física de los automatismos ha dependido continuamente del desarrollo de la tecnología implementándose en primer lugar mediante tecnologías cableadas como la neumática, circuitos de relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas. En las dos últimas décadas se han abandonado las tecnologías cableadas sustituidas por los autómatas programables.La formalización del tratamiento de los automatismos es muy reciente. Históricamente se puede decir que el tratamiento de los automatismos lógicos se ha basado en el álgebra de Boole y en la teoría de autómatas finitos. No fue hasta la década de los sesenta que se dispuso de herramientas como las redes de Petri, para el diseño y análisis de automatismos secuenciales y concurrentes.LOGICA CABLEADA.

Un automatismo eléctrico cableado es un conjunto de módulos cableados entre sí, formando un sistema de control único que permite realizar, sin la actuación del hombre, una serie de procesos o secuencias lógicas sobre un sistema de potencia.

La no actuación del hombre puede ser: Parcial o total Cuando la mano del hombre no interviene en ningun caso en el control del automatismo, la puesta en marcha y parada del mismo se hace mediante sensnores y los propios elementos de control.

Ejemplos: Apertura y cierre de una puerta mediante sensores de proximidad.

Puesta en marcha y parada de un sistema de refrigeración mediante un termostato, etc.Cuando el hombre interviene en el control del automatismo, es la persona la que decide la puesta en marcha y parada del automatismo.

En los automatismos basados en la lógica cableada el primer elemento a considerar es el contactor

El contactor.

Un contactor es un dispositivo electromagnético que dispone de una serie de contactos que son accionados mediante la acción de un electroimán.

En la figura de arriba se representa de forma esquemática un contactor con sus principales elementos. En esta figura, el contactor se encuentra en estado de reposo. La función de cada uno de ellos es la siguiente:

Núcleo magnético.

Establece el camino del campo magnético y lo refuerza. Esta construido por material ferromagnético, su construcción es mediante chapas apiladas unas sobre otras y aisladas entre si.

Bobina.

Crea el campo magnético principal al ser recorrida por una corriente eléctrica bien alterna o bien continua. Se construye de hilo de cobre arrollado, el hilo de cobre esta cubierto por un barniz que hace las veces de aislamiento.

Armadura.

Junto al núcleo magnético y la bobina constituye el electroimán, cuando se establece el campo magnético la armadura es atraída por el núcleo.

Bloque de contactos.

Cuando la armadura es atraída el cuerpo del bloque de contactos también es atraído por tanto, los contactos que estaban abiertos se cierran y los que estaban cerrados se abren

Muelle de recuperación.

Cuando la armadura es atraída, los muelles de recuperación se tensan ejerciendo una fuerza antagonista. Cuando cesa la corriente eléctrica en la bobina la fuerza antagonista hace que se produzca una conmutación rápida en los contactos del bloque de contactos.

En la figura siguiente se muestra el contactor en estado de trabajo:

Se ha aplicado una d.d.p. en las bornas A1 y A2

La armadura ha sido atraída por el núcleo magnético.

Los contactos se han cerrado.

Los muelles de recuperación se han tensado. Cuando cese la d.d.p. en las bornas A1 y A2 la armadura volverá a su estado de reposo

abriéndose los contactos.

AUTOMATISMOS PROGRAMADOS.

Mediante los automatismos programados se pretende desplazar los cableados del mando de los automtismos convencionales con los objetos siguientes:

Facilitar la tarea de la automatización. Reducir tiempos de ejecución. Aumentar las posibilidades de la automatizacion. Mayor fiabilidad, mejor documentación etc.

Publicado por coleto en 14:48 0 comentarios Enlaces a esta entrada domingo 17 de mayo de 2009ESQUEMAS BASICOS DE AUTOMATISMOS CABLEADOS (I) José García Coletojogarcol@yahoo.es1.- Gobierno de un motor mediante un cotactor accionado por interruptor.

En la figura anterior se representan los esquemas de mando y fuerza del accionamiento de un motor mediante un contactor, en la parte izquierda se ha representado el estado de reposo. En la parte derecha se representa en estado de trabajo.

El funcionamiento es el siguiente:

a) Al accionar el interruptor este se cierra permitiendo estableciendose una d.d.p. entre las bornas de la bobina del contactor.

b) Se establece una circulación de corriente electrica.

c) La armadura del contactor es atraida por el núcleo.

d) Los contactos se cierran.

e) El motor se activa.El motor dejara de funcionar cuando abramos el interruptor y en cosecuencia cese la circulación de la corriente electrica.Este montaje puede resultar peligroso, si por cualquier causa falta la alimentación el motor se parará, pero se volverá a poner en funcionamiento de forma intespectiva cuando vuleva esta. El Reglamento Electrotecnico para Baja Tensión en su ITC 47 prohibe esta situación de forma expresa.2.- Gobierno de un contactor mediante un pulsador.

Ahora en vez de gobernar el contactor mediante un interruptor lo hacemos mediante un pulsador, el problema es que para que el contactor este activado es preciso estar pulsandocontinuamente. Esta situación solo es la deseada en casos muy concretos. Por ejemplo accionamiento de cizallas, prensas, etc. con objeto de que el operario tengan en todo momento las manos retiradas del punto del punto de operación mientras la máquina esta en marcha.

El problema del montaje anterior ha quedado solucionado al insertar en paralelo con el pulsador de marcha un contacto NO del propio contactor que hace las veces de memoria, denominado contacto de realimentación.

En serie con el pulsador de marcha hemos puesto un pulsador de paro para desactivar el contactor cuando queramos.Como podemos observar el problema que se nos planteaba con el interruptor ha quedado solucionado, en una eventual ausencia de energia el contactor se desactivará y solo se podrá volver a activar si volvemos a pulsar el pulsador de marcha.En la figura siguiente se representa el esquema real de mando correspondiente al circuito de mando de la figura anterior.

En la figura sigiente se han implementado los dos circuitos: mando y fuerza.

José García Coletojogarcol@yahoo.es

Publicado por coleto en 02:12 1 comentarios Enlaces a esta entrada Etiquetas: contactor, corriente electrica, d.d.p., interruptor, motor, pulsador, realimentacion, relé térmico ESQUEMAS BASICOS DE AUTOMATISMOS (II)

José García Coletojogarcol@yahoo.es

3.- Puesta en marcha, marcha y parada de un contactor para alimentación de un motor con relé térmico.

En este esquema se ha intercalado en serie con el pulsador de paro un contacto cerrado perteneciente a un relé térmico de esta forma protegemos al motor contra sobrecargas.Cuando se produce la sobrecarga el contacto cerrado del relé térmico se abre dejando sin servicio al motor, al mismo tiempo cerrará su contacto abierto activando L1 que nos avisará de que se ha producido el disparo del Relé Térmico. En la figura siguiente se representa el esquema real correspondiente al montaje anterior, para desarrollar el montaje real con garantias de éxito es conveniente realizar el mismo siguiendo las

columnas del esquema de mando una a una, de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha.

4.- Ejercicio:Un motor solo debe ponerse en marcha si estamos actuando sobre dos pulsadores de marcha. Esta situación es típica en ciertas cizallas, prensas, etc. para evitar que el operario acceda a zonas de peligro mientras esta funcionando la máquina.La solución consiste en asociar en serie dos pulsadores de marcha sin que exista contacto de realimentación. De esta forma estamos obligados a tener las dos manos ocupadas

5.- Ejercicio:

Como impedir que se active un contactor si previamente no se ha activado otro.

¿Qué debe suceder primero?:Que se abra la piquera de una tolva o que se ponga en marcha la cinta que transportará el material procedente de la tolva.Esta claro que primero se debe poner en marcha la cinta y después abrirse la piquera. Para que no pueda haber error se podría montar el siguiente automatismo.

A este tipo de activación se le conoce con el nombre de enclavamiento progresivo.Explicación del montaje:

K1 = Activa al motor de la cinta transportadora.K2 = Activa la apertura de la piquera de la tolva.El contacto abierto de K1 insertado en serie con el contactor K2 es el que haceQue no se pueda activar k2 si previamente no se ha activado K1.En el ejercicio no se han contemplado las protecciones, en estos momentos nos interesa centrarnos en el análisis del automatismo propiamente dicho.

Montaje real del enclavamiento progresivo.

6.- Ejercicio:Dos contactores K4 y K5 se deben enclavar de forma progresiva como en el caso anterior. Además cada uno de ello llevará su propio pulsador de paro independiente más uno general para una parada de emergencia, se deberá cumplir la condición de que no se pueda desactivar K4 si no se ha desactivado previamente K5.

Como se observa la solución ha consistido en montar en paralelo con P1 un contacto NO de K5, de esta forma mientras que K5 este activado no se podrá desactivar K4

7.- Inversión de giro del motor trifásico

Como se observa en la figura la inversión del giro de un motor trifásico se realiza cambiando la conexión de dos de las bornas de alimentación

GIRO A DERECHAS: L1...U; L2...V; L3...W; GIRO A IZQUIERDAS: L1...V; L2...U; L3...W(L1,L2,L3)= Fases para la alimentación del motor.(U,V,W) = Bornas de los principios de los debanados del motor.

Basicamente podemos utilizar dos montajes para realizar la inversión de giro del motor trifásico:

Inversión de giro pasando por cero.

Inversión de giro brusco.

Inversión de giro pasando por cero.

Como se observa en la figura K2 lleva asociado un contacto normalmente cerrado de K1 en serie con su bobina, esto implica que si pulsamos M2 cuando este activado K1 no podrá entrar K2. De esta forma garantizamos que para invertirle el sentido de giro al motor previamente hemos de pulsar el pulsador de paro, por lo demás el esquema no tiene mayor complicación.

Inversión de giro brusco.

Con este montaje es posible invertirle el sentido de giro al motor sin necesidad de pulsar el pulsador de paro (P1). Este montaje no se emplea en instalaciones industriales debido a las grandes inercias que presentan los motores así como las cargas de los mismos. No obstante lo incluyo porque si que se puede emplear en pequeños motores por ejemplo en juguetes, además se ha incluido porque en el aparece un elemento nuevo: el pulsador doble.

Pulsador doble:

Como se observa el pulsador doble presenta cuatro bornas dando lugar, en este caso, a un pulsador NO y a uno NC se pueden hacer convinaciones NO, NO ó NC,NC

INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR TRIFÁSICO Para lograr la inversión de giro de un motor basta con montar dos contactores en paralelo, uno le enviará las 3 fases en un orden y en otro intercambiará dos de las fases entre sí manteniendo la tercera igual. El esquema de potencia quedará como sigue.

En el esquema de mando tendremos que tener la precaución de que los dos contactores no puedan funcionar a la vez, ya que ello provocará un cortocircuito a través del circuito de potencia. Para evitarlo se montarán unos contactos cerrados, llamados de enclavamiento, en serie con las bobinas de los contactores contrarias. En el mercado también existen contactores ya construidos a tal efecto que incluyen unos enclavamientos mecánicos para una seguridad adicional. A. Inversor de giro pasando por paro. Mando de dos contactores mediante dos pulsadores de marcha (S2 y S3) y parada a través del contacto del relé térmico F2 o pulsador S1. Ambos contactores no pueden funcionar a la vez (enclavamientos eléctricos). La marcha de un contactor debe pasar por paro. En caso de avería por sobre intensidad lucirá HAv.

B. Inversor de giro sin pasar por paro. Mando de dos contactores a través de los pulsadores S2 y S3. Parada del motor por avería F2 o el pulsador S1. Sólo puede funcionar uno y la inversión de marcha no es necesario pasar por paro.

TEMPORIZADORES Los temporizadores son unos relés que cambian sus contactos en función del tiempo. Básicamente son de dos tipos: ·

Temporizador a la conexión: cuando conectamos la bobina, y la mantengamos así, los contactos cambiarán pasado el tiempo que tengan programado. Una vez desconectada estos vuelven inmediatamente a su posición de reposo. ·

Temporizador a la desconexión: al activar la bobina los contactos cambian inmediatamente y es al desconectarla cuando temporizan, pasado el tiempo programado retornan a reposo. En el mercado existen multitud de temporizadores, los hay con contactos de los dos tipos, que incluyen contactos instantáneos, con contactos intermitentes, etc. La numeración de los contactos es la correspondiente a los especiales.

Ejemplos de esquemas con temporizadores:

1. Desconexión del contactor al cabo de un tiempo de accionar el SM.

2. Conexión de KM pasado un tiempo del accionamiento de SM. Parada por SP.

3. Conexión y desconexión intermitente de KM al accionar SM.

4. Conexión secuencial de tres contactores a través de SM. Parada total con SP.

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ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO Un motor trifásico, en el momento del arranque, consume entre 3 y 7 veces la intensidad nominal. Estas puntas de corriente, aunque no perjudican el motor, pueden ocasionar trastornos en los demás aparatos. Para evitar esto se realizan unos arranques especiales y uno de ellos es la estrella-triángulo.Para realizar dicho arranque necesitamos acceder a los 6 bornes del motor y que trabaje nominalmente en triángulo. Con este arranque reducimos la tensión en el primer punto a √3 veces menor (conexión de KLínea y KEstrella), de esta manera la intensidad también se reduce. Pasado un tiempo KT aplica la tensión nominal al motor (deja conectado KLínea y KTriángulo).El esquema de potencia es como sigue:

Esquemas de mando existen varios, uno de ellos es el de figura siguiente que es uno de los más seguros que hay. Por ejemplo; si KL no funciona la maniobra no se inicia, una vez utilizado el temporizador este es desconectado, si KT está clavado no arranca el motor, etc.