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CAPÍTULO III: Marco Metodológico
Laborit José y Morales César
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III.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN
El desarrollo de este proyecto se enmarca dentro del tipo de investigación aplicada, por lo
tanto, es un trabajo de tipo teórico–práctico, y aunque, el proyecto “Desarrollo e
Implementación de un Conjunto de Prácticas de Neumática y Electroneumática para ser
realizadas en el Simulador del Laboratorio de Automatización” se presenta netamente para
ser desarrollado en forma práctica, se requiere de ciertos fundamentos teóricos básicos para su
debida implementación.
III.2. TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN
En la realización de este proyecto, los procesos empleados para la recolección de la
información teórica y técnica fueron las siguientes:
• Entrevistas: El proyecto se inicio con una reunión con los Profesores Giovanni Ghelfi
(Tutor) y José Gregorio Díaz, quienes delimitaron los puntos a ser desarrollados en el
mismo.
• Consultas Bibliográficas: El proceso de adquisición de información se enfocó a textos de
neumática básica y avanzada, electroneumática básica y avanzada, catálogos de equipos
neumáticos y electroneumáticos, tesis de grado, Internet, prácticas de laboratorio,
manuales de fabricantes, y software de simulación de procesos neumáticos y
electroneumáticos.
• Cursos de perfeccionamiento: Adquisición de conocimientos teóricos – prácticos a través
de los cursos del INCE sobre Neumática Básica e Industrial, Oleohidráulica Básica y
Avanzada, y Manejo de Circuitos Eléctricos en Electroneumática y Oleohidráulica.
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III.3. PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN
El proceso metodológico desarrollado para cumplir con los objetivos planteados en el
proyecto de grado se llevó a cabo en las siguientes etapas:
• Recopilación de Información: La información recopilada para el desarrollo del proyecto
de grado se enfocó en realizar el inventario de los equipos disponibles en el simulador con
que cuenta el Laboratorio de Automatización Industrial de la Escuela de Ingeniería
Eléctrica, también se consultaron trabajos realizados con anterioridad sobre el tema,
manuales, catálogos, bibliografías de neumática y electroneumática, además, software de
simulación relacionados a los temas deseados.
• Desarrollo del Trabajo Especial de Grado: Para cumplir con los requisitos exigidos por
el Departamento de Sistemas y Automática y los planteados por el Tutor de la Tesis, fue
de vital importancia estudiar y conocer cada uno de los dispositivos neumáticos y
electroneumáticos con que cuenta el simulador, así como también, cumplir con las normas
para la elaboración y presentación de Trabajos Especiales de Grado de la Escuela de
Ingeniería Eléctrica.
III.4. ESTRUCTURA DE LAS PRÁCTICAS
La finalidad primordial de esta serie de prácticas de neumática y electroneumática es la de
facilitar al profesorado del Departamento de Sistemas y Automática de la Facultad de Ingeniería,
que dicta la materia Automatización Industrial I, una serie de circuitos o prácticas de taller con
las cuales poder complementar su labor de una forma más organizada y eficiente, al mismo
tiempo que permita un aprendizaje rápido al estudiante. También es importante recalcar que el
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personal técnico o auxiliar del laboratorio solamente tengan la responsabilidad de suministrar los
equipos necesarios a los estudiantes para el desarrollo de las prácticas.
La idea es que cada alumno tenga su serie de prácticas, para que pueda desarrollarlas en
forma autónoma, en el mesón de neumática con que cuenta el laboratorio. También es necesario
que el estudiante tenga desde el principio una concepción clara de los objetivos con los que debe
cumplir en esta asignatura.
Al mismo tiempo, la realización de estas prácticas y de las preguntas formuladas en ellas,
le permiten al alumno alcanzar los objetivos establecidos anteriormente, a la vez que todo ello le
sirve en su formación práctica-teórica, tan importante en su futuro profesional.
Las distintas prácticas están estructuradas con los siguientes puntos:
• OBJETIVOS: Se indica lo que se pretende conseguir con cada uno de los circuitos los
que, a su vez, están desarrollados de forma que la dificultad se incremente
progresivamente para que el alumno pueda ir asimilando los objetivos propuestos.
• CONOCIMIENTOS PREVIOS AL LABORATORIO: Consiste en una serie de
preguntas que el alumno debe preparar con anterioridad, antes de entrar al laboratorio,
cuya finalidad es relacionar al estudiante con los elementos que encontrará en la práctica a
desarrollar posteriormente.
• NORMAS DE SEGURIDAD: Indica las acciones de seguridad que se deben tener en
cuenta para un desarrollo óptimo de las prácticas.
• EXPERIENCIA PRÁCTICA: Es el cuerpo fundamental de la práctica, debido a que
contiene una serie de experiencias que debe desarrollar el estudiante. Se encuentra
constituido por:
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• Número y nombre de la experiencia a desarrollar: Como su nombre lo indica, se
refiere al número de la experiencia a desarrollar (numerada en forma ascendente)
y su respectivo nombre.
• Materiales a utilizar: Es una tabla que contiene la cantidad, el código y
descripción del equipo que se utilizará en la respectiva experiencia práctica.
• Esquema: Muestra los circuitos eléctricos y neumáticos que los estudiantes deben
montar, así como también los diagramas de espacio-fase o espacio-tiempo de cada
ejercicio.
• Pasos para conectar los equipos: Son los procedimientos que deben seguir los
estudiantes para realizar las conexiones eléctricas o neumáticas de los esquemas
mostrados. Estos pasos para conectar los equipos solamente se mencionan en las
primeras prácticas de cada grupo (neumática básica o electroneumática).
• Desarrollo Práctico: Está constituido por los pasos que deben realizar los
estudiantes, para cumplir con los objetivos planteados al comienzo de la práctica,
a la vez que permiten reforzar los conocimientos teórico-prácticos adquiridos por
los estudiantes a través de una serie de preguntas.
• EJERCICIOS: Se proponen ejercicios que complementan los objetivos planteados en
cada una de las prácticas y que deben ser desarrollados por los estudiantes luego de
culminar las mismas.
III.5. CONTENIDO PROGRAMÁTICO
El conjunto de prácticas de neumática y electroneumática que se presentan en este trabajo
se dividen en dos grupos: A) Neumática; B) Electroneumática. Los títulos y tópicos que cubren
se presentan a continuación:
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A) Neumática
Práctica #1: Cilindro de simple efecto, válvulas distribuidoras y reguladoras de caudal.
• Elementos generadores, controladores y consumidores de energía
• Válvulas de función “OR”, “AND” y reguladoras de caudal
• Diagramas de movimiento
• Cilindros de simple efecto
Práctica #2: Cilindro de doble efecto, válvulas pilotadas y de alivio rápido.
• Cilindros de doble efecto
• Válvulas pilotadas
• Válvulas de regulación
• Válvulas de escape rápido
• Válvulas reguladoras de caudal
Práctica #3: Válvulas especiales.
• Válvulas de secuencia
• Válvulas de temporizado neumático
• Válvulas reguladoras de presión
B) Electroneumática
Práctica #4: Fundamentos de electroneumática.
• Pulsadores, interruptores, relés y solenoides
• Válvulas monoestables
• Diagrama de marcha prioritaria
• Diagrama de paro prioritario
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Práctica #5: Electroválvulas monoestables y biestables.
• Electroválvulas monoestables
• Electroválvulas biestables
• Pulsadores de marcha por impulso momentáneo y ciclos repetitivos
Práctica #6: Temporizadores.
• Temporizador con retardo a la conexión “ON DELAY”
• Temporizador con retardo a la desconexión “OFF DELAY”
• Válvulas 5/3 de centro cerrado
Práctica #7: Sensores.
• Sensores magnéticos
• Sensores inductivos
• Sensores capacitivos
• Sensores ópticos
Práctica #8: Posicionadores, presostatos y vacuostatos.
• Posicionador neumático
• Presostato
• Vacuostato
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III.6. DESARROLLO DE SISTEMAS NEUMÁTICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
Para desarrollar los circuitos neumáticos y electroneumáticos de las prácticas propuestas
se requiere cumplir varios pasos y como una consecuencia lógica, es sumamente importante
conocer y respetar el conjunto de normas y denominaciones vigentes para esquemas neumáticos y
electroneumáticos. Para facilitar la comprensión de los sistemas mostrados en las prácticas, se le
presenta al estudiante una serie de puntos que debe tener en cuenta, a la hora de implementar y
entender el funcionamiento de los esquemas mostrados:
Neumática
!"Diagrama de bloques
!"Diagrama de flujo
!"Esquema de distribución
!"Lista de todas las piezas utilizadas en el sistema
!"Fichas técnicas de los componentes
Electroneumática
!"Describir el funcionamiento del sistema
!"Dibujar un diagrama desplazamiento-fase del proceso
!"Dibujar los componentes neumáticos del circuito
!"Dibujar la parte eléctrica del circuito
!"Documentar la información de manejo y mantenimiento
Es importante que para la parte neumática el circuito deba seguir el flujo de señales de
control desde abajo hacia arriba, como se muestra en la figura III.1 y se describe en la sección
III.6.3.1. Además, los cilindros y válvulas distribuidoras se dibujan horizontalmente, con los
émbolos de los cilindros avanzando de izquierda a derecha.
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Elem entos deaccionam iento
Salidas
Elem entos de m ando
Seń a le s d e m a n d o
Procesadores
seń a le s d e p ro c e sa d o r
Elem entostransm isores de seń a le s
Entrada de seń a le s
Abastecim iento deenergía
Alim entación depresión
Flujo de laenergía y delas señales
Con respecto a la parte eléctrica, la disposición siempre que sea posible, debe seguir el
flujo de señales de control desde arriba hacia abajo. Los circuitos con réles de control o
intermedios, pueden ser posteriormente divididos en una sección de control y otra de potencia.
Los componentes se dispondrán en estas secciones de izquierda a derecha, de acuerdo con la
secuencia de las operaciones. Se debe tener en claro, que estas disposiciones deben considerarse
solamente a efectos orientativos, ya que no siempre es posible una clara división de estas
funciones.
Figura III.1. Diagrama de flujo de un sistema neumáticoFigura III.1. Diagrama de flujo de un sistema neumáticoFigura III.1. Diagrama de flujo de un sistema neumáticoFigura III.1. Diagrama de flujo de un sistema neumático
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III.6.1. Diseño del diagrama de funcionamiento
El diagrama de funcionamiento de un circuito neumático o electroneumático se emplea
para representar la secuencia de movimientos que tendrá cualquier elemento de trabajo del
mismo (cilindro, motor, etc.), así como también la de los elementos de mando que intervienen
en la secuencia (pulsadores, captadores de información, etc.).
En general, cuando se trata de circuitos en los que interviene un solo elemento de trabajo,
por ejemplo un cilindro, el diagrama de funcionamiento no es tan necesario, a menos que existan
fases en que deba variar el tiempo de avance o retroceso del vástago y deseen reflejarse estas
particularidades sobre el diagrama.
En donde sí se hace necesario el diagrama de funcionamiento es en aquellos circuitos en
donde ya intervienen dos o más elementos de trabajo. Con él, es posible conocer en cualquier
instante del ciclo secuencial el estado de los distintos elementos de trabajo y de mando del
circuito, lo que facilita en gran manera su estudio, como por ejemplo la localización de la
coincidencia de señales sobre los dos pilotajes de una misma válvula biestable
III.6.1.1. Diagrama de movimientos
El diagrama de movimientos de un ciclo neumático o electroneumático puede estar
formado por uno, o ambos, de los diagramas expuestos a continuación:
• El diagrama simplificado
• El diagrama espacio-fase
• El diagrama espacio-tiempo
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B v
b+ b-
S3 S4
a+ a-
S1
S2
A
P
���
Sistema simplificado: Este sistema permite la descripción metódica pero elemental de un
automatismo, ya que hace referencia a los movimientos de la máquina en cuanto al orden en que
se suceden. Por ejemplo:
– Un cilindro que se mueve en el sentido de salir el vástago, decimos que va a+.
– Un cilindro que se mueve en el sentido de entrar el vástago, decimos que va a-.
Figura III.2. Sistema de prensa Figura III.2. Sistema de prensa Figura III.2. Sistema de prensa Figura III.2. Sistema de prensa ---- estampado estampado estampado estampado
En el sistema de la figura III.2 se representan los componentes neumáticos necesarios para
implementar un sistema de estampado. En ella se puede observar que toda la operación depende
principalmente del cilindro “A”, el cual se encarga de desplazar en sentido vertical la plancha de
estampado hacia la pieza “v” que se encuentra sujeta mediante una mordaza neumática accionada
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por el cilindro “B”. Para entender cabalmente el funcionamiento de este sistema, debe realizarse
el ciclo siguiente:
– Cerrar mordaza, fijando la pieza.
– Avanza plancha de estampado.
– Retrocede plancha de estampado.
– Abrir mordaza.
Con el sistema simplificado se podrá escribir el anterior ciclo diciendo:
B+ A+ A– B–
Esta descripción del funcionamiento del sistema adolece de no precisar ni permitir
comentarios suplementarios para comprender aún más cómo funciona, no se sabe como comienza
el ciclo (manual o automático), no se conoce de seguridades existentes en el mecanismo, no se
tiene noción de qué ocurre cuando se acaba el ciclo. Sin embargo, sí permite hacerse una idea
general del ciclo e identificar los puntos en los cuales pueden existir órdenes contrarias.
Diagrama Espacio–Fase: También se llama diagrama de proceso y en él se representan
los movimientos o estados de los elementos de trabajo en función de las fases o pasos del ciclo o
programa, por ejemplo: vástago del cilindro saliendo o entrando, sin tener en cuenta el tiempo
que tarda en efectuar estas operaciones. Para su representación se tendrán en cuenta los siguientes
puntos:
a) Cada elemento de trabajo tendrá representado su propio ciclo.
b) Los ciclos de los distintos elementos de trabajo serán representados uno a continuación de
otro y de arriba hacia abajo.
c) Se dibujan dos líneas horizontales y paralelas para cada elemento de trabajo (ver figura
III.3). La distancia entre ellas se considera como el “Espacio” entre la posición del
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Espacio
Espacio
vástago completamente retraído y extendido, o también, el espacio o camino recorrido por
el vástago (carrera). Esta distancia no se representa a escala sino con una magnitud igual
para todos los elementos de trabajo, independientemente de su carrera.
Figura III.3. Diagrama espacioFigura III.3. Diagrama espacioFigura III.3. Diagrama espacioFigura III.3. Diagrama espacio----fase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elemento
d) Para cada elemento de trabajo siguiente se dibujan dos nuevas líneas paralelas debajo de
las anteriores (ver figura III.4), separadas por una distancia menor a la empleada para los
pares de líneas anteriores, pero suficiente para que el diagrama quede claro y legible.
Figura III.4. Diagrama espacioFigura III.4. Diagrama espacioFigura III.4. Diagrama espacioFigura III.4. Diagrama espacio----fase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elementofase: dos lí neas paralelas por cada elemento
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Espacio
1 2 3 4 5
Fase
Espacio
1 2 3 4 5=1
Fase
e) Las líneas paralelas anteriores se cortan por líneas perpendiculares a las mismas y
equidistantes. Cada línea vertical se considera como una “Fase” o “Paso” del ciclo (se
considera una fase o paso a la línea del diagrama donde tiene lugar la modificación del
estado de un elemento de trabajo o de un componente de mando), numerándose a partir de
1 desde la izquierda (Ver figura III.5).
Figura III.5. Fases Figura III.5. Fases Figura III.5. Fases Figura III.5. Fases
f) En la fase a partir de la cual el ciclo vuelve a repetirse, por ejemplo en la 5 anterior, se
coloca 5=1 (ver figura III.6).
Figura III.6. Fase repetidaFigura III.6. Fase repetidaFigura III.6. Fase repetidaFigura III.6. Fase repetida
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Espacio
1 2 3 4 5
Fase
1ASujeción
2AEstam pado
Espacio
1 2 3 4 5
Fase
1ASujeción
2AEstam pado
Espacio
1 2 3 4 5
Fase
1ASujeción
2AEstam pado
Vástago expandido
Vástago retraído
Vástago extendido
Vástago retraído
1
1
0
0
g) En la parte izquierda y entre cada dos líneas paralelas de mayor anchura se indica el
código de identificación del elemento de trabajo considerado, por ejemplo “Cilindro
1A", “Cilindro 2A", etc., o simplemente 1A, 2A, etc...(ver figura III.7), también es
conveniente colocar junto a lo anterior la función del elemento de trabajo (por ejemplo,
sujeción, estampado, etc.).
Figura III.7. Identificación de los elementos en el diagramaFigura III.7. Identificación de los elementos en el diagramaFigura III.7. Identificación de los elementos en el diagramaFigura III.7. Identificación de los elementos en el diagrama
h) En la línea superior de las dos que representan a un elemento de trabajo se anota vástago
expandido o bien 1, mientras que en la línea inferior se indica vástago retraído o bien 0
(ver figura III.8).
Figura III.8. Estado del elemento: (a) literalmente; (b) Figura III.8. Estado del elemento: (a) literalmente; (b) Figura III.8. Estado del elemento: (a) literalmente; (b) Figura III.8. Estado del elemento: (a) literalmente; (b) por código de 0 y 1por código de 0 y 1por código de 0 y 1por código de 0 y 1
(a)(a)(a)(a) (b)(b)(b)(b)
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Espacio
1 2 3 4 5
Fase
1ASujeción
2AEstam pado
1
1
0
0
i) El desarrollo del ciclo de cada elemento de trabajo se representa por líneas gruesas entre
fases, uniendo de forma adecuada los puntos de intersección de las líneas que representan
las fases con las dos líneas horizontales paralelas que cortan a las mismas líneas (ver
figura III.9).
Figura III.9. Diagrama espacioFigura III.9. Diagrama espacioFigura III.9. Diagrama espacioFigura III.9. Diagrama espacio----fasefasefasefase
En el diagrama espacio-fase de la figura III.9 se puede comprobar que de la fase 1 a la
fase 2 el cilindro 1A (sujeción) va desde su posición retraída a su posición de extendido la cual
alcanza en la fase 2. En ese instante el cilindro 2A (estampado) efectúa la misma operación desde
la fase 2 a la fase 3, siguiendo el 1A en la posición de extendido. En la fase 3, el cilindro 2A va
desde su posición extendida a la posición retraída la cual que alcanza en la fase 4. En ese instante
se inicia la entrada del cilindro 1A, que finaliza en la fase 5, en cuyo instante los dos cilindros
vuelven a estar en la situación de la fase 1.
El diagrama espacio-fase es aconsejable emplearlo para representar ciclos secuenciales
controlados por el propio proceso, en los que normalmente el tiempo no interviene en su
desarrollo o bien tiene una importancia secundaria.
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1 2 3 4 5
1ASujeción
2AEstam pado
1
1
0
0
t(s)
6=1
0 10 20 30
Diagrama Espacio–Tiempo: A diferencia del diagrama de espacio-fase, en el diagrama
espacio-tiempo, el eje de las abcisas es ahora la variable tiempo y el periodo de tiempo que dura
cada fase puede variar, por lo que las líneas verticales ya no serán equidistantes entre sí al tener
que considerar ahora el tiempo que tarda por ejemplo el cilindro en hacer su recorrido de avance
o de retroceso. Para la construcción de este diagrama se debe tener claro el tiempo que dura cada
fase para cada uno de los elementos y representarlo en una escala de tiempo que debe aparecer en
la parte inferior. La figura III.10 muestra el diagrama espacio-tiempo para el ejemplo anterior
donde se han asumido los tiempos para cada fase.
Figura III.10. Diagrama espacioFigura III.10. Diagrama espacioFigura III.10. Diagrama espacioFigura III.10. Diagrama espacio----tiempotiempotiempotiempo
En la figura anterior, el cilindro 1A va de la fase 1 a la 2 con una velocidad de avance que
puede considerarse normal, tardando 6 segundos en salir su vástago.
A continuación de la fase 2 a la 3 sale el vástago del cilindro 2A con una velocidad de
avance que se considera lenta, al tardar 8 segundos. De la fase 3 a la 4 se mantienen extendidos
los vástagos de 1A y 2A por 4 segundos. Finalmente de la fase 4 a la 5 se retrae el vástago del
cilindro 2A con una velocidad de retroceso que le lleva un tiempo de 6 segundos en retraerse
totalmente. Luego entre las fase 5 y 6 se retrae el cilindro 1A en un tiempo de 8 segundos.
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III.6.2. Código de identificación para los componentes
En los esquemas neumáticos y electroneumáticos debe utilizarse un código de
identificación para los componentes empleados, la cual se indicará al lado de sus símbolos
respectivos. Esta designación se utiliza en todos los documentos interrelacionados (esquema,
disposición física de elementos, relación de material, etc.).
La norma ISO 1219-2 emplea además un rectángulo pequeño para enmarcar este código
de identificación.
Para la identificación de los distintos elementos que constituyen un esquema neumático o
electroneumático se emplean distintos sistemas, entre los que sobresalen:
a) La identificación por cifras con una numeración continua.
b) La identificación por cifras con una numeración compuesta.
c) La identificación por letras.
d) La identificación por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219-2.
El empleo de uno u otro sistema depende lógicamente de quién diseña el esquema,
observándose una tendencia a utilizar normalmente el sistema (b), mientras que el (c) es utilizado
en los esquemas cuyo mando es programado en función del desplazamiento, como ocurre con el
llamado sistema cascada empleado para la confección de esquemas neumáticos secuenciales.
En la realización de las prácticas se emplea el sistema (d), es decir, la identificación por
cifras y letras indicada en la norma ISO 1219-2, ya que es la empleada en la mayoría de las obras
consultadas, además, se debe tener en cuenta que es la prioritaria al tratarse de la indicada en la
Norma. Se complementa la utilización de las designaciones neumáticas de la ISO 1219-2 con el
empleo de las marcas de identificación en el equipo eléctrico de las máquinas industriales
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indicadas en la norma europea EN 60204 Parte 1 que en parte corresponde con la publicación
CEI 750, y que se indican en el tomo citado anteriormente.
III.6.2.1. Identificación por cifras y letras según lo indicado en la norma ISO 1219-2
A continuación se expone un extracto de los conceptos y la forma de designar a los
componentes de un esquema neumático, electroneumático o hidráulico, que se indican en la
norma ISO 1219-2.
III.6.2.1.1. Definiciones
Componente: Es una unidad (por ejemplo, bomba, motor, distribuidor, filtro) que
comprende una o más partes destinadas a intervenir en la funcionalidad de un sistema hidráulico
o neumático.
Convertidor de señal: Componente que transforma un tipo de señal (por ejemplo,
mecánica, neumática, eléctrica, etc.) en otro tipo.
Elemento de trabajo: componente que transforma la energía fluídica en un movimiento
rectilíneo o de rotación (por ejemplo, motor, cilindro, etc.).
III.6.2.1.2. Representación del esquema
El esquema del circuito debe ser claro y permitir seguir los movimientos y los mandos de
las diferentes secuencias durante el ciclo. El conjunto de equipamiento neumático o hidráulico
CAPÍTULO III: Marco Metodológico
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con su conexionado será representado conjuntamente con los componentes que influyen sobre el
funcionamiento.
En el esquema no es necesario tener en cuenta la disposición real, en el espacio, de los
componentes. Toda información incluyendo los esquemas del circuito y los detalles de las
conexiones debe conformar una serie de documentos identificados por una referencia común,
prefiriéndose el formato A4 o A3 (ISO 5457), si se precisa otro distinto será doblado al formato
A4.
Los conductos o conexiones entre las diferentes partes de los componentes serán trazados
con los mínimos puntos de intersección o cruce. En función de la complejidad del sistema puede
ser necesario proceder a un reparto por grupos según las funciones de mando, procurando que
una función completa de mando, con sus elementos de trabajo, se representen en una sola hoja;
en estos casos debe identificarse en cada hoja los puntos de conexión que enlazarán con las hojas
anteriores o sucesivas.
Los límites de un solo conjunto serán representados por un trazo mixto ( )
Los componentes activados por elementos de trabajo se representan con un trazo y con su
código de identificación junto al elemento de trabajo que las activa (por ejemplo, unas válvulas
con accionamiento mecánico junto al cilindro que las activa), y si las válvulas son con
accionamiento unidireccional (por ejemplo del tipo con rodillo escamoteable) debe añadirse una
flecha ( ) a la representación en el sentido del accionamiento.
Las válvulas con sus conexiones respectivas podrán situarse posteriormente en el lugar del
esquema más idóneo y afectado por su código de identificación. Los símbolos de las
transmisiones hidráulicas y neumáticas deben disponerse en principio desde abajo hacia arriba y
de izquierda a derecha como sigue:
CAPÍTULO III: Marco Metodológico
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- Alimentación de energía: Abajo a la izquierda.
- Elementos de mando: En orden secuencial hacia arriba y de izquierda a derecha.
- Elementos de trabajo: En lo alto y de izquierda a derecha.
III.6.2.1.3. Representación de dispositivos
Para la representación de los dispositivos neumáticos y electroneumáticos se emplearán
los símbolos conforme a la norma ISO 1219-1 (ver anexos A). Al existir un símbolo detallado y
un símbolo simplificado para determinados aparatos, es necesario utilizar una sola representación
del mismo dentro de un mismo circuito.
Los símbolos deben ser representados de la forma siguiente:
En Hidráulica: Salvo indicación contraria, los componentes son representados con la
posición anterior a la puesta en marcha.
En Neumática y Electroneumática: Salvo indicación contraria, los componentes son
representados con la posición anterior a la puesta en marcha estando la presión y tensión
aplicadas.
III.6.2.1.4. Reglas de identificación de los dispositivos en los circuitos neumáticos y
electroneumáticos
Para los dispositivos representados en el esquema a implementar se utilizará un código de
identificación al lado de sus símbolos respectivos. Esta identificación será utilizada en todos los
documentos interrelacionados.
CAPÍTULO III: Marco Metodológico
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I II III IV
Número funcional
Número de circuito
Código del componente
Número del componente
El código de identificación debe incluir a los siguientes elementos indicados en la figura
III.11.
Figura III.11. Código de identificaFigura III.11. Código de identificaFigura III.11. Código de identificaFigura III.11. Código de identificación de elementos neumáticos y electroneumáticos por ción de elementos neumáticos y electroneumáticos por ción de elementos neumáticos y electroneumáticos por ción de elementos neumáticos y electroneumáticos por
cifras y letrascifras y letrascifras y letrascifras y letras
Número de grupo funcional (I): Esta parte del código de identificación se compone de
cifra(s), empezando por 1. Este número será utilizado en sistemas o instalaciones que dispongan
más de un grupo funcional.
Número del circuito (II): Esta parte del código se compone de cifra(s). Es preferible
empezar por 0 para todos los componentes dispuestos sobre el grupo generador o las fuentes de
alimentación, numerando en forma continua para cada circuito.
Código del componente (III): Cada componente será identificado por una letra conforme
a la tabla III.1.
CAPÍTULO III: Marco Metodológico
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Tabla III.1. Letras de identificación según el código de cifras y letrasTabla III.1. Letras de identificación según el código de cifras y letrasTabla III.1. Letras de identificación según el código de cifras y letrasTabla III.1. Letras de identificación según el código de cifras y letras
Bombas y compresores P
Elementos de trabajo A
Accionamientos M
Y (bobina para válvula)
S (conmutador)
Convertidores de señal
B (captador analógico)
Válvulas V
Otros aparatos Z (u otra letra salvo las utilizadas
anteriormente)
Número del componente (IV): Esta parte del código de identificación se compone de
cifras, empezando por 1 con numeración continua.
Los orificios deben estar identificados en el esquema del circuito por las letras o números
indicados sobre los componentes, las envolventes o los bloques de distribución.
III.6.3. Diseño de esquemas neumáticos y electroneumáticos
En los apartados anteriores se han expuesto los pasos necesarios para realizar los
esquemas neumáticos y electroneumáticos, partiendo de los diagramas de funcionamiento,
también, se han indicado los códigos y simbología según la norma. Por esta razón, en este punto
se indican las pautas a seguir para la realización de un esquema, distinguiéndose entre la
elaboración de un circuito neumático y un circuito electroneumático.
CAPÍTULO III: Marco Metodológico
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III.6.3.1. Esquema neumático
Los componentes del circuito neumático con sus conexiones se dibujan sobre el formato
elegido entre varios niveles que se inician por un nivel inferior que representa el circuito de
alimentación de presión y finalizan en un nivel superior donde van los elementos de trabajo. Es
decir, que la presión de aire o alimentación de energía del sistema fluye desde el nivel más bajo
hasta el más alto a través de los distintos componentes del circuito.
La estructura de niveles más usual suele ser la indicada en la tabla III.2:
Tabla III.2. Estructura de niveles neumáticosTabla III.2. Estructura de niveles neumáticosTabla III.2. Estructura de niveles neumáticosTabla III.2. Estructura de niveles neumáticos
Nivel Componente Ejemplos
6º Elementos de trabajo Cilindros, motores neumáticos
5º Elementos de regulación de la velocidad Reguladores unidireccionales
4º Elementos de potencia Válvulas con accionamiento neumático
3º Elementos de tratamiento de señal Selectores de función “O” e “Y”
2º Elementos de entrada de señal Válvulas con accionamiento manual o mecánico
1º Fuente de alimentación de energía Grupo de mantenimiento
Se debe tener en cuenta que en un circuito no necesariamente existirán componentes en
todos los niveles, sino que ello dependerá de sus características. Obsérvese también que las
válvulas con accionamiento mecánico (por ejemplo un final de carrera) se sitúan en el segundo
nivel y alejadas de los elementos de trabajo que las accionan y que se encuentran en el sexto
nivel. En este caso la posición de la válvula debe indicarse con un trazo vertical y con su código
de identificación junto al cilindro o en el lugar donde vaya a ser accionada.
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La característica anterior también se aplica a otros componentes, de forma que no es
necesario dibujarlos en su situación física real, sino en la posición más adecuada para conseguir
que las líneas que representan las conducciones al componente sean lo más cortas posibles y no
se crucen con otras que entorpecerían el trazado y la lectura del esquema.
Para una mejor comprensión de lo expuesto se indicarán seguidamente una serie de
circuitos neumáticos con componentes en distintos niveles para que de una forma progresiva se
capte con más detalles la estructura anterior.
Ejemplo #1: El vástago de un cilindro de simple efecto (1A) avanza cuando se acciona una
válvula con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías y retrocede cuando se deja de accionar.
En esta aplicación únicamente existen componentes en los niveles 1º, 2º y 6º como se muestra en
la figura III.12.
Figura III.12. Circuito neumático con comFigura III.12. Circuito neumático con comFigura III.12. Circuito neumático con comFigura III.12. Circuito neumático con componentes en tres nivelesponentes en tres nivelesponentes en tres nivelesponentes en tres niveles
1A
1S
0Z
2(A)
3(R)1(P)
6º
2º
1º
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139
Ejemplo #2: El vástago de un cilindro de simple efecto (1A) avanza cuando se accionan
simultáneamente las dos válvulas con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías y retrocede
cuando se deja de accionar una de ellas. En esta aplicación únicamente existen componentes en
los niveles 1º, 2º, 3º y 6º como se muestra en la figura III.13.
Figura III.13. Circuito neumático con componentes en cuatro nivelesFigura III.13. Circuito neumático con componentes en cuatro nivelesFigura III.13. Circuito neumático con componentes en cuatro nivelesFigura III.13. Circuito neumático con componentes en cuatro niveles
Ejemplo #3: Cuando se acciona la válvula con accionamiento manual por pulsador 3/2 vías
(1S2) se conmuta la válvula doble pilotada (1V1) y avanza el cilindro de doble efecto (1A),
cuando 1A acciona la válvula 3/2 vías con accionamiento mecánico 1S1, se manda la señal de
activación a la válvula secuencial 1V2, y cuando está llega a su presión de ajuste conmuta a la
válvula 1V1 y hace retroceder el cilindro. La salida y entrada del cilindro 1A se regula a través de
las válvulas 1V3 y 1V4. En esta aplicación existen componentes en todos los niveles como
muestra en la figura III.14.
1 A
1 V AX Y
1 S 1
0Z
1 S 2
1(P)
2(A )
3(R )
2(A )
3(R )1(P)
6º
3º
2º
1º
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Figura III.14. Circuito neumático con componentes en todos los nivelesFigura III.14. Circuito neumático con componentes en todos los nivelesFigura III.14. Circuito neumático con componentes en todos los nivelesFigura III.14. Circuito neumático con componentes en todos los niveles
III.6.3.2. Esquema electroneumático
El circuito electroneumático consta de un circuito neumático elaborado de acuerdo con las
características indicadas en el apartado anterior (III.6.3.1), más un circuito eléctrico realizado
según las especificaciones expuestas por las normas ANSI o DIN.
En el circuito neumático aparecerán componentes dotados con elementos eléctricos,
además de componentes neumáticos puros. Así en este caso la estructura de niveles dentro del
circuito electroneumático, y en lo que hace referencia a su circuito neumático, puede ser la que se
indica a continuación en la tabla III.3.
6º
3º
2º
1º
1(P)
1V1
0Z
1A
3(S)5(R)
2(B)4(A)
A+A-
1(P) 3(R)
2(A)1S2
14(Z) 12(Y)
1(P) 3(R)
2(A)1S1
1V2
12(Z) 1(P) 3(R)
2(A)
M.1
1S1
1V3 1V4 5º
4º
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Tabla III.3. Estructura de niveles electroneumáticosTabla III.3. Estructura de niveles electroneumáticosTabla III.3. Estructura de niveles electroneumáticosTabla III.3. Estructura de niveles electroneumáticos
Nivel Componente Ejemplos
4º Elementos de trabajo Cilindros, motores neumáticos
3º Elementos de regulación de la velocidad Reguladores unidireccionales
2º Elementos de potencia Válvulas con accionamiento eléctrico
1º Fuente de alimentación de energía Grupo de mantenimiento
Se observará respecto a la estructura del circuito neumático del apartado III.6.3.1 que no
se indican los niveles 2º y 3º correspondientes a los elementos de entrada de señal y a los
elementos de tratamiento de datos. No se trata de que estos elementos citados desaparezcan, sino
que en principio serán sustituidos por componentes eléctricos que estarán conectados en el
circuito eléctrico.
A continuación se expondrán dos ejemplos básicos de circuitos electroneumáticos:
Ejemplo #1: El vástago de un cilindro de doble efecto (1A) debe avanzar cuando se pulsa
momentáneamente SB1. Al llegar al final de su recorrido se activa un detector o captador de
información 1S que lo hace retraerse. Si durante el desarrollo del ciclo hay un corte de tensión, el
vástago del cilindro se regresa al origen, ya que la electroválvula 1V es monoestable, es decir,
ésta permanece activa mientras se energice su bobina. En esta aplicación únicamente existen
componentes en los niveles 1º, 2º y 4º, como se muestra en la figura III.15.
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Figura III.15. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en tres nivelesFigura III.15. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en tres nivelesFigura III.15. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en tres nivelesFigura III.15. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en tres niveles
Ejemplo #2: El vástago de un cilindro de doble efecto (1A) debe avanzar cuando se pulsa
momentáneamente SB. Cuando llega al final de su recorrido se activa un detector o captador de
información 1S2 que energiza un relé temporizado a la conexión, que cuando se cierra conmuta
la válvula 1V1 y hace retraer al cilindro. Para reiniciar el circuito se debe haber retraído el
vástago del cilindro, esto implica que 1S1 debe estar activo. Si durante el desarrollo del ciclo hay
un corte de tensión, el vástago del cilindro tomara la posición de extendido o retraído según la
última orden recibida por la electroválvula 1V1, ya que, es biestable. En esta aplicación existen
componentes en todos los niveles, como se muestra en la figura III.16
1S1A
1V
0Z
1Y1(P) 3(R)
4(A) 2(B)
24 V
0 V
K211
12
K1 A1
A2
K113
14
K123
24
1Y
1
4
1S
K2 A1
A2
SB1 13
14
4º
2º
1º
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Figura III.16. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en cuatro nivelesFigura III.16. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en cuatro nivelesFigura III.16. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en cuatro nivelesFigura III.16. Circuito electroneumático con componentes neumáticos en cuatro niveles
24 V
0 V
1
4
1S1
KT1 A1
A2
1
4
1S2
K1 A1
A2
K1 13
14
1Y1
KT117
18
1Y2
SB1 13
14
1A
1V1
0Z
1S2
1Y11(P) 3(R)
4(A) 2(B)
1S1
1
2
3
1V21V3
1Y2
4º
3º
2º
1º